专利名称：一种量子阱红外焦平面阵列及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外焦平面阵列及其制作方法，尤其涉及一种量子阱红外 焦平面阵列及其制作方法。
背景技术：
传统技术中的量子阱红外焦平面阵列中，根据量子力学的选择定则，量子阱 红外探测器对于垂直入射的红外光信号无法吸收。因此，对于常规的量子阱红 外焦平面阵列来讲，只能通过耦合光栅的作用，将垂直入射的红外光信号散射 为非垂直的散射红外光信号，由于在这个过程中对红外光信号有损失，这样就 降低了对红外光信号的吸收效率，同时，光栅具体的结构参数对红外光信号的 耦合效率较为敏感，为此光栅必须进行精细的制备，这无疑增加了量子阱红外 焦平面的制备难度。同时，为了和信号的读出电路阵列进行键合，具有耦合光 栅结构的量子阱红外焦平面阵列只能采用背面入射的方式，这样的结构也不利
于对红外光的有效吸收。发明专利200710171905. 5公开了一种多重光散射耦合 的量子阱红外探测器，它主要通过金属小球或表面镀有金属的小球所形成的阵 列层来完成对垂直入射红外光信号的散射耦合，但是这样的结构仍然是散射耦 合，而且入射红外光信号经过衬底层，同样会造成对红外光信号的损失，从而 造成对红外光信号吸收效率的降低。
综上所述，现有的量子阱红外焦平面阵列由于采用耦合光栅和背面入射方 式，使得加工工艺复杂，同时也无法有效地吸收所入射的红外光信号，使得使 得量子阱红外焦平面阵列的器件性能受到很大的影响。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种采用正面入射且能有效吸收红外光信号的、能实现垂直入射的红外光信号探测的，并且加工工艺简便的 量子阱红外焦平面阵列。
为实现上述目的，本发明的技术方案为 一种量子阱红外焦平面阵列，包 括衬底、置于该衬底正面的由量子阱红外探测器单元组成的量子阱红外探测器 阵列、置于该村底背面的和所述量子阱红外探测器单元——对应的实现探测信 号读出的读出电路阵列，所述量子阱红外探测器阵列和读出电路阵列通过上电 极引线和下电极引线互联，在所述量子阱红外探测器阵列中相邻的量子阱红外 探测器单元列与列之间还设有红外光反射镜台，该红外光反射镜台能将垂直入 射的红外光信号反射为与所述衬底平行的红外光信号，且在其上表面设有对红 外光有反射性的镀层。该红外光反射镜台为侧棱与村底以及量子阱红外探测器 单元列均平行放置的底面为等腰直三角形的三棱柱，所述三棱柱上表面两个側 面和衬底夹角均为45°放置。所述两个侧面设有对红外光有反射性的镀层。这 样可以利用在量子阱红外焦平面阵列结构中所设计的红外光反射镜台，将垂直 入射的红外光信号反射为与量子阱红外探测器阵列上表面平行的红外光信号， 实现量子阱红外焦平面阵列对垂直入射红外光信号的有效吸收。同时，由于该 量子阱红外焦平面阵列中，读出电路阵列位于所述衬底的背面，因而可以通过 正面入射方式实现对红外光信号的探测。
所述两个侧面设有的对红外光有反射性的镀层为金镀层。该量子阱红外探 测器单元包括上欧姆接触层、中间的多量子阱层以及下欧姆接触层，该量子阱 红外探测器单元形状为圆柱体或长方体。该量子阱红外探测器单元为 GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器单元。所述衬底材质为GaAs。
本发明的另一种技术方案是提供一种如前所述的量子阱红外焦平面阵列 的制作方法，包括
在所述衬底上釆用分子束外延或金属有机化学气相生长出整层的上欧姆接 触层、中间的多量子阱层以及下欧姆4妄触层；
使用光刻胶把将要刻蚀红外光反射镜台的区域保护起来，刻蚀出量子阱红 外探测器单元，以免刻蚀该量子阱红外探测单元的时候，干涉到将来要刻蚀红外光反射镜台的区域。
使用光刻胶将已经刻蚀好的量子阱红外探测器单元保护起来，采用原子精 确刻蚀的方式完成对红外光反射镜台的刻蚀，这样可以防止在刻蚀所述红外光 反射镜台的时候，影响到已经刻蚀好的量子阱红外探测器单元，此外采用原子
精确刻蚀的目的是形成光洁的反射镜表面；
在红外光反射镜台表面蒸镀对红外光能够良好反射的材料，这样使得所述 红外光反射镜台具有反射红外光信号的功能；
使用标准集成电路工艺制作上电极引线和下电极引线；
最后通过铟球实现读出电路阵列和上电极引线、下电极引线的键合。所述 原子精确刻蚀为AsBn干法刻蚀。所述对红外光有反射性的镀层为金镀层。
与现有技术相比，本发明的量子阱红外焦平面阵列用于红外光信号的探测 中，在解决垂直入射的红外光探测问题的同时，还具有的优点是本发明的量 子阱红外焦平面阵列由于利用了红外光反射镜台对垂直入射的红外光信号进行 耦合，从而大大提高了对红外光信号的吸收效率。同时，本发明中红外光信号 采用了正面入射的方式，与背面入射方式相比，没有衬底的影响，可以对红外 光信号进行更好的探测，此外，也简化了加工工艺。
图1为本发明的量子阱红外焦平面阵列的结构示意图2为本发明的量子阱红外焦平面阵列的截面示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。 实施例1
如附图1、 2所示，显示了本发明中的量子阱红外焦平面阵列的结构图以及 其截面示意图。
一种量子阱红外焦平面阵列，包括衬底5、置于该衬底5正面的由量子阱红 外探测器单元1组成的量子阱红外探测器阵列6、置于该衬底5背面的和所述量 子阱红外探测器单元1——对应的实现探测信号读出的读出电路阵列7，所述量子阱红外探测器阵列6和读出电路阵列7通过上电极引线3和下电极引线4互 联；在所述量子阱红外探测器阵列6中相邻的量子阱红外探测器单元1列与列 之间还设有红外光反射镜台2,该红外光反射镜台2为侧棱与衬底、量子阱红外 探测器单元1列均平行放置的底面为等腰直三角形的三棱柱，所述三棱柱上表 面两个侧面和村底夹角均为45°放置，所述两个侧面设有对红外光有反射性的 镀层。此外，所述两个侧面设有的对红外光有反射性的镀层为金镀层。该量子 阱红外探测器单元1包括上欧姆接触层8、中间的多量子阱层9以及下欧姆接触 层10,该量子阱红外探测器单元1的形状根据需要为圓柱体或长方体。该量子 阱红外探测器单元为GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器单元，所述村底材质为 GaAs。
其中，图1中给出了量子阱红外焦平面阵列中量子阱红外探测器单元1和 红外光反射镜台2的一种排列方式，在量子阱红外探测器单元1的列和列之间， 设有直角三棱柱状的红外光反射镜台2用以将垂直入射的红外光信号11反射为 传播方向与量子阱红外探测器单元1上表面方向平行的红外光信号，并照射到 量子阱红外纟冢测器单元1的侧面，该量子阱红外焦平面阵列采耳又正面垂直入射
需要来确定量子阱红外^t笨测器单元1的个数。
图2中，给出了两个相邻的量子阱红外探测器单元1列以及置于它们之间 的红外光反射镜台2的位置关系图，该量子阱红外探测器单元1包括上欧姆接 触层8、中间的多量子阱层9以及下欧姆接触层IO,当红外光信号ll正面垂直 入射到红外光反射镜台2表面时，被红外光反射镜台2反射到量子阱红外探测 器单元1的侧面，这样就可以满足量子力学的选择定则，使得量子阱红外探测 器单元l对红外光信号ll有良好的吸收。同时，由于该量子阱红外焦平面阵列 采用了正面入射的方式，可以不受衬底5对红外光信号的影响，从而大大提高 了器件的性能。 实施例2
本发明中的量子阱红外焦平面阵列的器件工艺流程如下在所述衬底5上采用分子束外延或金属有机化学气相生长出整层的上欧姆接触层8、中间的多量 子阱层9以及下欧姆接触层10，然后使用光刻胶把将要刻蚀红外光反射镜台2 的区域保护起来，刻蚀出量子阱红外探测器单元1,紧接着使用光刻胶将已经刻 蚀好的量子阱红外探测器单元1保护起来，采用原子精确刻蚀例如AsBn干法刻 蚀的方式完成对红外光反射镜台2的刻蚀，原子精确刻蚀的目的是形成光洁的 反射镜表面，之后，在红外光反射镜台表面蒸镀对红外光能够良好反射的材料， 例如金镀层。而上电极引线3和下电极引线4是通过标准的集成电路工艺形成， 最后再通过铟球实现读出电路阵列7和上电极引线3、下电极引线4的4建合。
以上对本发明所提供的量子阱红外焦平面阵列及其制作方法进行了详细介 绍，其中，红外光反射镜台2的结构不局限于三棱柱结构，其上表面也可为两 个或多个镜面，只要能使垂直入射的红外光信号经过一次或多次反射，最后达 到平行入射的效果即可。对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思 想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容 不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种量子阱红外焦平面阵列，包括衬底(5)、置于该衬底(5)正面的由量子阱红外探测器单元(1)组成的量子阱红外探测器阵列(6)、置于该衬底(5)背面的和所述量子阱红外探测器单元(1)一一对应的实现探测信号读出的读出电路阵列(7)，所述量子阱红外探测器阵列(6)和读出电路阵列(7)通过上电极引线(3)和下电极引线(4)互联，其特征在于在所述量子阱红外探测器阵列(6)中相邻的量子阱红外探测器单元(1)列与列之间还设有红外光反射镜台(2)，该红外光反射镜台(2)能将垂直入射的红外光信号反射为与所述衬底(5)平行的红外光信号，且在其上表面设有对红外光有反射性的镀层。
2、 根据权利要求l所述的量子阱红外焦平面阵列，其特征在于该红外光 反射镜台(2)为侧棱与衬底(5)以及量子阱红外探测器单元(1)列均平行放 置的底面为等腰直三角形的三棱柱，所述三棱柱上表面两个侧面和衬底(5)夹 角均为45°放置。
3、 根据权利要求l所述的量子阱红外焦平面阵列，其特征在于所述两个 侧面设有的对红外光有反射性的镀层为金镀层。
4、 根据权利要求l所述的量子阱红外焦平面阵列，其特征在于该量子阱 红外探测器单元(1)包括上欧姆接触层(8)、中间的多量子阱层(9)以及下 欧姆接触层(10),该量子阱红外探测器单元(1)形状为圓柱体或长方体。
5、 根据权利要求l所述的量子阱红外焦平面阵列，其特征在于该量子阱 红外探测器单元(1 )为GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器单元。
6、 根据权利要求1所述的量子阱红外焦平面阵列，其特征在于所述衬底 (5)材质为GaAs。
7、 一种量子阱红外焦平面阵列的制作方法，其特征在于在所述衬底(5) 上采用分子束外延或金属有机化学气相生长出整层的上欧姆接触层(8)、中间 的多量子阱层(9)以及下欧姆接触层(10);使用光刻胶把将要刻蚀红外光反射镜台(2)的区域保护起来，刻蚀出量子 阱红外探测器单元(1);使用光刻胶将已经刻蚀好的量子阱红外探测器单元(1)保护起来，采用原 子精确刻蚀的方式完成对红外光反射镜台(2)的刻蚀；在红外光反射镜台(2)表面蒸镀对红外光能够良好反射的材料；使用标准集成电路工艺制作上电极引线(3)和下电极引线(4);通过铟球实现读出电路阵列(7)和上电极引线(3)、下电极引线(4)的 键合。
8、 根据权利要求7所述的量子阱红外焦平面阵列的制作方法，其特征在于 所述原子精确刻蚀为AsBr3干法刻蚀。
9、 根据权利要求7所述的量子阱红外焦平面阵列的制作方法，其特征在于 所述对红外光有反射性的镀层为金镀层。
全文摘要
本发明公开了一种量子阱红外焦平面阵列，其包括衬底、置于该衬底正面的由量子阱红外探测器单元组成的量子阱红外探测器阵列、置于该衬底背面的读出电路阵列，所述量子阱红外探测器阵列和背面读出电路阵列通过上电极引线和下电极引线互联，在所述量子阱红外探测器阵列中相邻的量子阱红外探测器单元列与列之间还设有红外光反射镜台。本发明利用在量子阱红外焦平面阵列中所设计的红外光反射镜台，将垂直入射的红外光信号反射为与量子阱红外探测器单元上表面平行的红外光信号。本发明同时公开了一种量子阱红外焦平面阵列的制作方法。本发明的量子阱红外焦平面阵列采用正面入射方式实现红外光信号的探测，能有效吸收红外光信号、加工工艺简便。
文档编号H01L25/16GK101635295SQ20091004187
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者鲁 孙, 灏 江 申请人:中山大学