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高质量InSb薄膜的MBE同质和异质外延生长尚林涛;周翠;沈宝玉;周朋;刘铭;强宇;王彬【摘要】InSb是3~5 μm中波红外波段具有重要研究意义的材料.本文以单位内部生产的InSb(100)衬底为基础,通过摸索InSb(100)衬底的脱氧、生长温度和V/III束流比,获得了高质量的InSb同质外延样品,1.5 μm 样品的表面粗糙度RMS≈0.3 nm(10 μm ×10 μm), FWHM≈7 arcsec;采用相同的生长温度和V/III 束流比并采用原子层外延缓冲层的方法在GaAs(100)衬底上异质外延生长本征InSb层,获得了较高质量的异质外延InSb样品,1.5 μm样品的室温电子迁移率高达6.06 ×104cm2V -1s-1,3 μm的样品最好的FWHM低至126 arc-sec.InSb材料的同质和异质外延优化生长可为高温工作掺Al的InSb器件结构的优化生长提供重要参考依据.%InSb has important research significance for 3~5 μm mid-wave infrared band.Based on InSb(100)sub-strate,the high quality InSb homo-epitaxial samples were obtained by optimizing some parameters,such as substrate preprocess,growth temperature and V /III beam ratio,etc.The surface roughness of the sample is about 0.3 nm(10 μm ×10 μm),FWHM is about 7 arcsec.Under the same growth temperature and V /III beam ratio,InSb intrinsic layer on the GaAs(100)substrate was grown by atomic layer epitaxial buffer layer method,and a high quality hetero-epitaxial InSb sample was obtained.Electron mob ility of 1.5 μm sample reaches up to 6.06 ×104cm2V-1s-1at room temperature,and the best FWHMof 3 μm sample is as low as 126 arcsec.The optimized growth of homogeneous and hetero-epitaxial InSb materials can provide animportant reference for the optimized growth of InSb devices at high working temperature.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2018(048)003【总页数】6页(P352-357)【关键词】InSb;InSb/GaAs;分子束外延;同质外延;异质外延【作者】尚林涛;周翠;沈宝玉;周朋;刘铭;强宇;王彬【作者单位】华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN2131 引言InSb材料独特的物理属性(晶格常数6.48Å[1],III-V半导体中最窄室温带隙0.165eV[2],高达106 cm2/V·s[3]的电子迁移率,最小有效质量和显著的自旋-轨道接触)使得它在很多中红外和高频器件的基础应用中极具潜力。
第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月V bl．36Su ppl em e n t h讧hLr ed蛐d Las er E ngi I l∞r i ng J un．200r7应力制约的I nSb焦平面探测器均匀性●曹光明，耿东峰，徐淑丽，蒲季春，杨雪锋，李龙，何英杰，吴伟，张国栋，付浩(中国空空导弹研究院，河南洛阳471009)擅要：采用焦平面探测器均匀性作为衡量hl s b芯片承受应力的方法，通过工艺改进有效地降低了应力水平，提高了128x128I I l sb焦平面探测器的均匀性，取得了响应非均匀性为3．0％的结果。
关键词：I nSb；焦平面探测器；应力；均匀性中图分类号：TN215文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)增(器件)．0067．03s t r es s-l i m i t ed nonuni f or m i t y of I nSb f ocal pl ane ar r ay det ect or sC A o G u蛆g—m i I l g，G E N GD ong—f e ng，X U S hu—l i，PU J i-chun，Y A N G X∞一f eng，U bng，H EⅥng．j i e，W U W ei，ZH A N G G uo—do ng，FU H ao(L uoy锄g ol蛳d∞仃oni c I ns t it utc，Luoy柚g47l009，C hina)A bs t r ac t：T he N onuni f om l i t y of128×128I n S b f oca l pl ane a11r ay det e ct ors is us ed t o est i m at e t lle锄pH t ude of s恤ss i n deVi ces．N onuni fom埘3．0％i s obt ai ned m er s骶ss an叩l i t ude i s depr es s ed t tⅡough t echnol ogy i m pr0V em ent．K e y w or ds：I nSb；Focal pl黜ar ray det ect or s；S晚s s；№nuni fo聊i够O引言在微电子领域，应力问题是目前一个研究的热点。
文章编号：1672-8785(2021)04-0015-06InSb红外焦平面探测器十字D元问题的研究程雨李忠贺谢3肖5黄婷(华北光电技术研究所，北京100015)摘要：InSb红外焦探测器在中波红外波段占据重要地位，但十字盲元问题严重降低了探测器的性能。
通过聚焦离子束定位剥离手段，发现了十字盲元区域的钮凸点失效。
进一步检测发现，钮凸点制备参数欠佳。
通进钮凸点形状和增，了焊接面的牢。
此后发现极少InSb器件存在十字盲元问题。
在80°C下对钮凸点改进后的InSb红外器件进行了14天烘烤。
经测试，十字盲元数目保持不变，钮凸点的可靠性较好。
改进钮凸点制备技术可有效解决十字盲元问题。
互连失效是十字盲元问题的原因。
以此类推，该可解决所有InSb红外器件的十字盲元问题。
关键词：十字盲元；失效分析；InSb红外探测器中图分类号：TN362文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8785.2021.04.003 Study of Cross-shaped Dead Pixels in InSb IRFPA DetectorsCHENG Yu，LI Zhong-he，XIE Heng，XIAO Yu，HUANG Ting(North China Research Institute of Electro-Optics，Beijing100015，China)Abstract:InSb infrared focal plane array(IRFPA)detectors are playing important roles in the medium wave infrared band.But cross-shaped dead pixels severely reduce the performance of the detectors.It was found that indium bumps were invalid in the cross-shaped dead pixels'regions by focused ion beam technology.Fur ther inspection revealed that the indium bump preparation parameters were not good.Through improving the shape of the indium bumps and increasing the height，the firmness of the welding surface was strengthened，very few InSb detectors had the problem of cross-shaped dead pixels.The optimized InSb infrared detectors werebakedat80Cfor14days andthenumberofcros-shapeddeadpixelsremainedunchangedaftertes-ting.The reliability of indium bumps was good.Optimizing indium bump preparation technology can effectively solve the cross-shaped dead pixels problem.Interconnection failure is the main cause of the cross-shaped dead pixels problem.By analogy，this method can solve the cross-shaped dead pixels problem of all InSb infrared detectors.Key words:cross-shaped dead pixel；failure analysis;InSb infrared detector收稿日期：2020-11-01作者简介：程雨(1989),女，黑龙江大庆人，工程师，硕士，主要从事红外林料与器件研究。
分子束外延 InSb 薄膜缺陷分析周朋;刘铭;邢伟荣;尚林涛;巩锋【摘要】High operating temperature detector has become a significant direction of the 3rd generation infrared detec-tors.In order to achieve this aim,defects on the detector materials must be reduced.In this paper,the effect of differ-ent experimental conditions on InSb wafers grown by molecular beam epitaxy is studied,metallographic microscope, scanning electron microscope and X-ray double crystal diffraction are used to study the defects.The characteristics,o-rigination and eliminating methods of these defects are analyzed.By MBE optimization,the best defect density has reached 483 cm -2.%实现高温工作已经成为了第三代红外探测器的重要发展方向。
为了达到这个目标，首先要降低探测器材料的各种缺陷。
本文主要研究了不同生长条件对 InSb 分子束外延薄膜的晶体质量的影响，并采用金相显微镜、X 射线双晶衍射仪、扫描电子显微镜及 X 射线能谱仪等检测手段对外延膜缺陷进行了研究，综合分析了各缺陷的特征、起因、消除方法等。
通过优化外延条件，外延膜宏观生长缺陷最低值达到483 cm -2。
InSb焦平面器件碎裂机理研究摘要：在混成式InSb焦平面器件制造过程中，热冲击引起的芯片碎裂是造成器件失效的主要原因，其较高的碎裂概率严重制约InSb焦平面器件成品率。
针对InSb焦平面器件温度循环下碎裂的现象，设计出热冲击试验装置，采用该装置，对InSb焦平面器件进行热冲击试验，获得InSb焦平面器件碎裂位置、分布等丰富的试验数据；通过对碎裂机理进行分析，梳理并识别生产过程中引起碎裂的工艺因素，确定了热失配应力和工艺损伤是造成InSb焦平面器件碎裂的两个主要原因。
通过对底部填充材料的择优选择、固化过程的优化，控制芯片切割中的进刀速度，选择适合InSb材料的磨料，减少热失配应力，避免生产过程中引入的工艺损伤，降低了InSb焦平面器件碎裂的概率，显著提高InSb焦平面器件的成品率。
该研究工作分析了混成式InSb焦平面器件碎裂机理，找到了引起InSb焦平面器件碎裂的主要原因，并采取有效措施，降低了碎裂概率，使成品率提高50%，提升InSb焦平面器件的制造水平，将InSb焦平面器件应力分析结果应用于制造过程，指导探测器结构设计和工艺优化，对320*256、640*512中规模InSb焦平面器件研制具有重要意义。
关键词：焦平面碎裂热冲击1 引言红外探测器在军用和民用领域具备广阔的市场，其中InSb制冷红外探测器由于稳定性好、制造工艺成熟，在精确制导武器系统、机载光电设备等方面有着广泛的应用。
InSb 面阵探测器通常借助倒装焊技术把InSb光敏元芯片和硅读出电路(silicon readout integrated circuit, Si-ROIC)通过铟柱阵列互连混成.为抑制背景噪声、提高信噪比,高灵敏度的面阵探测器通常工作于液氮温度.在快速降温过程中,由于InSb和Si的膨胀系数不同，将导致铟柱与InSb芯片或读出电路结合处产生应力/应变，引起铟柱焊点断裂，相邻材料之间产生分层开裂或者InSb芯片碎裂，导致探测器性能下降甚至失效。
