Способ изготовления линейки фоторезисторов

 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приемников ИК-излучения. Сущность: фотоприемники на основе слоев типа PbS формируют на подложке с активными областями фоторезисторов с выделенными фоточувствительными элементами путем фотолитографии и травления металлической разводки к элементам путем электрохимического осаждения. Формирование разводки осуществляют после формирования активных областей фоторезисторов путем сквозного травления системы металл - полупроводник через маску, защищающую также активные области. После осаждения металла разводки дополнительно в области контактных площадок электрохимически осаждают легкоплавкий металл. Кроме того, электрохимическое осаждение проводят при облучении полупроводникового слоя излучением с длиной волны 0,4 - 2,5 мкм и плотностью энергии (1-100)·10^-3 Вт/см² . В качестве металла разводки используют никель. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приемников излучения ИК-диапазона, а именно многоэлементных фоторезисторов на основе поликристаллических слоев и устройств на их основе.

Известен способ [1] изготовления полупроводниковых устройств, поверхность которых покрыта защитной изолирующей пленкой. В отдельных местах защитная пленка имеет ступенчатый перепад высоты. Электроды в устройстве пересекают этот участок. На электрод наносится слой поликристаллического полупроводника, на который, в свою очередь, наносится методом электропокрытия слой металла, образующий электрод.

Этот способ предназначен для структур, полученных на кремнии, и не пригоден при изготовлении приборов на поликристаллическом полупроводнике.

Известен способ [2] изготовления фотопроводящей линейки фоторезисторов на основе слоев типа PbS, включающий формирование на подложке активных областей фоторезисторов с выделением фоточувствительных элементов путем фотолитографии и нанесение омических электродов к элементам путем электрохимического осаждения.

Этот способ содержит операцию предварительного нанесения слоя металла для электродов разводки на подложку до нанесения полупроводникового слоя, из-за чего невозможно проведение разбраковки подложек с полупроводниковым слоем до выделения фоточувствительных элементов.

Целью изобретения является повышение экономичности за счет возможности разбраковки подложек с полупроводниковым слоем до выделения фоточувствительных элементов.

На фиг.1-7 показана последовательность операций способа.

На фиг. 1 представлена подложка 1 с нанесенными на нее слоем 2 полупроводника после операции травления зазоров 3 между планируемыми чувствительными площадками 4 и прилегающими к ним участками 5 под омические электроды 6. На фиг.2 представлена подложка после операции формирования защитной маски 7 из фотолака над запланированными чувствительными площадками в виде длинной полоски, ширина которой определяет межэлектродный зазор. На фиг.3 представлена подложка после нанесения слоя металла на поверхность полупроводникового слоя и снятия маски из фотолака. Выбирается металл, который обеспечивает омический контакт к материалу полупроводникового слоя при нанесении электрохимическим методом. На фиг.3 уже видны полностью сформированные чувствительные площадки 4. Hа фиг.4 показана подложка с фотомаской, которая оставляет открытыми окна для нанесения слоя или слоев металлов и сплавов, обеспечивающих пайку или сварку внешних выводов. На фиг.5 показана подложка после операции формирования защитной маски из фотолака, которая закрывает токопроводящие электроды 8, чувствительные площадки 4 и зазоры 3 между ними полностью, а прилегающую зону омических электродов 6 с зазорами между ними частично. На фиг.6 и 7 показан полностью готовый пятиэлементный фоторезистор, на фиг.6 показана в увеличенном виде зона чувствительных элементов 9, а на фиг.7 - многоэлементный фоторезистор целиком с контактными площадками 10 для присоединения внешних проволочных выводов пайкой. На контактных площадках 10 показан слой 11 второго металла или сплава для обеспечения пайки или сварки внешних выводов.

П р и м е р. На ситалловую подложку СТ-50-1 размером 30х30 мм² наносится поликристаллический слой сульфида свинца. Толщина слоя 0,4 ±0,02 мкм. Контроль фотоэлектрических параметров слоя полупроводника целиком на всей подложке производится с помощью тестовых краевых контактов на испытательном стенде. После отбраковки на подложку наносится слой фоторезиста ФП-383 и формируется первая защитная маска. Совмещение рисунка фотошаблона и засветки производится на установке ЭМ-576. Материал полупроводникового слоя в зазорах между элементами удаляется травлением в смеси соляной кислоты и перекиси водорода в течение 20-40 с, после чего подложка тщательно промывается под струей воды. После удаления первой защитной маски наносится новый слой фоторезиста и формируется новая, вторая защитная маска, после чего на всю открытую поверхность полупроводникового слоя наносится электрохимическим способом слой никеля толщиной 0,2-0,3 мкм из раствора электролита с использованием специализированной оснастки.

В качестве слоя металла, обеспечивающего пайку выводов, используется олово, которое наносится только на необходимые участки из соответствующего электролита посредством третьей защитной маски из фотолака. При этом в качестве токопроводящего подслоя используется ранее нанесенный слой никеля, который перед электрохимическим оловянированием замедляет иглообразование и улучшает паяемость оловянных осадков.

После снятия маски наносится и формируется четвертая защитная маска, а затем производится удаление слоя никеля и слоя полупроводника сквозным травлением также в смеси соляной кислоты и перекиси водорода. Остатки травителя смываются под струей воды и далее снимается фотомаска с подложки. Подложка с фоторезисторами после сушки поступает на измерения, при этом используется контактное приспособление установки ЗОНД-А4м и испытательный стенд, снабженный электронным коммутатором.

При изготовлении фоторезисторов из высокоомного полупроводникового слоя Cd/PbS подложка со стороны полупроводника освещается лампой накаливания через прозрачную (оргстекло) стенку электрохимической ванны. Слой электролита между стенкой и подложкой при этом не должен превышать 20 мм.

Высокая однородность параметров элементов многоэлементного фоторезистора внутри одной линейки позволяет в реальных фотоприемных устройствах отказаться от специальных подсистем выравнивания чувствительности по элементам, тем самым упрощая и удешевляя их с одновременным повышением надежности функционирования.

Способ изготовления обеспечивает высокую адгезию к полупроводниковому слою, отличается высокой серийноспособностью, малой энергоемкостью и не требует специального и дорогостоящего вакуумного оборудования. Он может быть использован и для изготовления одноэлементных фоторезисторов с повышенной точностью размеров чувствительных площадок. Благодаря этому фотоприемники типа PbS и Cd/PbS становятся доступными для всех отраслей промышленности.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНЕЙКИ ФОТОРЕЗИСТОРОВ на основе слоев типа PbS, включающий формирование на подложке активных областей фоторезисторов с выделением фоточувствительных элементов путем фотолитографии и травления, нанесение металлической разводки к элементам путем электрохимического осаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности за счет возможности разбраковки подложек с полупроводниковой областью до выделения фоточувствительных элементов, формирование разводки осуществляют после формирования активных областей фоторезисторов путем сквозного травления двойного слоя металл-полупроводник через маску, защищающую также активные области.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после осаждения металла разводки дополнительно в области контактных площадок электрохимически осаждают легкоплавкий металл.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью улучшения адгезии и однородности по толщине осаждаемого металла разводки, электрохимическое осаждение проводят при облучении полупроводникового слоя излучением с длиной волны 0,4 - 2,5 мкм и плотностью энергии (1 - 100) · 10^-3 Вт/см².

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что, с целью экономии золота, в качестве металла разводки используют никель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7