本篇文档涉及的主要知识点包括热扩散制备技术、红外焦平面阵列(IRFPA)探测器芯片、平面PN结、锑化铟(InSb)材料、等离子增强化学气相淀积(PECVD)、以及非晶氧化硅(SiO2)和氮氧化硅(SiON)薄膜的应用。
热扩散技术是一种半导体制造工艺,用于形成PN结,即半导体器件中不同导电类型的区域界面。它是通过在半导体材料表面引入杂质原子,并利用热能驱动这些原子扩散进入材料内部,从而改变材料的导电类型,形成所需的电学特性区域。
红外焦平面阵列探测器(IRFPA)是一种利用半导体材料检测红外辐射并转换成电信号的器件,广泛应用于军事、医疗、科学研究等领域。IRFPA通过成千上万的微小探测单元(像元)组成一个平面阵列,每个单元能够感应不同波长的红外辐射,并转换为电信号,进而形成图像。
PN结是半导体器件中的基本结构,由P型半导体和N型半导体接触区域组成,具有整流作用,是各种半导体器件(如二极管、晶体管等)的基础。平面PN结指的是这种PN结的结构被制备成一个平面,便于与集成电路集成。
锑化铟(InSb)是一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,具有优异的电学和光学特性,尤其在中波红外(MWIR)探测器应用中表现出色。它具有较窄的能带隙、高的电子迁移率和良好的热导性。
等离子增强化学气相淀积(PECVD)是一种在等离子体增强条件下进行化学气相沉积的技术。通过此技术可以沉积出各种电介质薄膜,如非晶硅(a-Si)、非晶氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)等,这些薄膜在半导体制造过程中作为掩膜材料或者钝化层。
非晶氧化硅(SiO2)和氮氧化硅(SiON)是非晶态的电介质材料,它们在半导体芯片制造中有着广泛的应用。这些薄膜可以作为掩膜材料在热扩散工艺中阻挡杂质扩散,也可以作为钝化层来保护器件免受环境因素的破坏。
文档中提到的掩膜材料的选择和制备是热扩散工艺中的关键步骤。传统光刻胶无法耐受热扩散所需的高温,而耐高温的光刻胶如聚酰亚胺,在高温条件下会发生亚胺化现象,导致去除困难,并可能对器件造成损害。因此,需要选择新型的掩膜材料,这种材料需要具有良好的离子阻挡能力、耐高温性能、可行的制备工艺以及易于去除的特性。
基于等离子增强化学气相淀积(PECVD)工艺制备的SiO2和SiON薄膜,由于其良好的耐热性和易于去除的特性,被选为热扩散工艺中的掩膜材料。这些薄膜在热扩散过程中可以精确控制杂质原子的扩散区域,从而获得高质量的平面PN结。最终,基于热扩散工艺制备出的InSb红外焦平面芯片具有较好的性能特性曲线。