中国科学院上海技术物理研究所 红外材料与器件重点实验室，上海 200083
本文对中波红外PIN结构的碲镉汞（HgCdTe）雪崩器件关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟，采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征，评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体质量。研究发现，现有优化工艺下雪崩区域的晶体质量良好，拟合材料的SRH寿命最好能达到20.7 μs，可达到原生材料SRH寿命的相当水平，满足高质量中波碲镉汞雪崩器件的研制要求。同时，我们以获得的雪崩区域SRH寿命为基础，对HgCdTe APD结构器件进行相应2维数值模拟，获得理论最优的暗电流密度8.7×10-10 A/cm2。
碲镉汞 雪崩器件 少子寿命 暗电流 HgCdTe APD lifetime dark current
对像元尺寸为10 μm的1280×1024碲镉汞（HgCdTe）中波红外焦平面阵列的制备技术和性能进行了研究。通过B+注入制备小尺寸n-on-p平面结；采用高平整度HgCdTe外延材料和高精度的倒焊互连技术，实现高的电学连通率；采用多段温度填胶固化和边缘刻蚀工艺减轻HgCdTe器件和读出集成电路（ROICs）之间的热失配，从而降低焦平面器件失效率。在85 K焦平面工作温度下，研制探测器的光谱响应范围为3.67 μm至4.88 μm，有效像元率高达99.95%，并且探测器组件像元的平均噪声等效温差（NETD）和暗电流密度的平均值分别小于16 mK和2.1×10-8A/cm2。与像元尺寸为15 μm的探测器相比，10 μm的1280×1024中波红外探测器可获取更加精细的图像，具有更远的识别距离。目前，该技术已成功转移到浙江珏芯微电子有限公司（ZJM）的HgCdTe红外探测器产线。
红外探测器 碲镉汞 1K×1K 红外焦平面阵列 n-on-p infrared detector HgCdTe 1K×1K FPA n-on-p
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
第三代红外探测器发展的一个重要方向是高工作温度探测器。对于碲镉汞n-on-p探测器而言，n+-n--p结构以及良好的钝化工艺能够有效的抑制暗电流的产生，从而在高工作温度条件下获得较好的探测器性能。基于自行开发的成结模拟器，对n+-n--p结构的高温器件进行了工艺仿真和器件仿真，获得成结过程的制备参数，并结合抑制表面漏电的组分梯度钝化工艺，将高工作温度下的暗电流抑制至理论极限，研制出可以在更高温度工作下的碲镉汞n-on-p红外焦平面探测器。经测试，中波n-on-p红外焦平面器件在不同工作温度下性能优异，在80K工作温度下噪声等效温差（NETD）达到了6.1 mK，有效像元率为99.96%；而在150K工作温度下噪声等效温差（NETD）为11.0 mK，有效像元率为99.50%，达到了同类器件的理论极限。
碲镉汞 n+-n--p 高工作温度 红外焦平面 HgCdTe n+-n--p high operation temperature（HOT） infrared focal plane array
长波碲镉汞材料受结构、组分等因素影响。在制备器件过程中，刻蚀电极接触孔易发生材料损伤，影响芯片的成像性能。利用现有电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma, ICP)设备刻蚀长波碲镉汞芯片电极接触孔,采用分步刻蚀以避免损伤。该方法虽可提高芯片的成像质量，但效率低，难以应用于大规模生产。为了提高刻蚀效率和实现器件大规模制备，通过对ICP刻蚀机上下电极射频功率的协同优化，开发出长波碲镉汞芯片电极接触孔一次成型工艺。经中测验证，探测器(长波320×256，像元中心间距为30 m)的盲元率仅为026%。该工艺能够实现低损伤电极孔刻蚀，可推广到大批量长波红外芯片制备。
长波 碲镉汞 损伤 刻蚀技术 long-wave HgCdTe damage etching technique
液相外延碲镉汞材料的贯穿型缺陷会在后续器件制备中导致多个盲元的形成。采用共聚焦显微镜对该类缺陷的深度进行了表征，并对缺陷底部的成分进行了测试。使用聚焦离子束（Focused Ion Beam，FIB）将缺陷挖开后对其进行观察。对于贯穿型缺陷较多的碲锌镉衬底外延生长碲镉汞薄膜，统计后发现碲镉汞表面的贯穿型缺陷与衬底缺陷存在一定的对应关系，因此推测液相外延贯穿型缺陷起源于碲锌镉衬底缺陷。
液相外延 碲镉汞 碲锌镉 缺陷 LPE HgCdTe CdZnTe defect
中国电子科技集团公司第十一研究所，北京100015
光刻是制备碲镉汞红外探测器芯片过程中非常关键的工艺。目前绝大部分碲镉汞芯片制备都是使用接触式光刻技术，但是在曝光面型起伏较大的芯片时工艺均匀性较差，并且掩膜在与芯片接触时容易损伤芯片。针对接触式光刻的这些缺点，利用尼康公司生产的缩小步进投影光刻机开发了用于碲镉汞芯片的步进式投影曝光工艺。对设备的硬件和软件均进行了小幅修改和设置，使其适用于碲镉汞芯片。经过调试后，缩小步进投影光刻机在某些面型起伏较大的芯片上取得了更好的曝光效果，光刻图形的一致性得到了提升。实验结果表明，缩小步进投影光刻技术能够提高碲镉汞芯片的光刻质量，并在一定程度上改善了芯片制备工艺。
碲镉汞 红外探测器 缩小步进投影光刻 HgCdTe infrared detector reduced-stepper projection lithography
提高红外探测器的工作温度对于减小红外系统的尺寸、重量和功耗至关重要，进而实现结构紧凑和成本低廉的红外系统。昆明物理研究所多年来对掺铟和砷离子注入技术的HgCdTe p-on-n技术进行了优化，实现了性能优异的中波红外探测器的研制。本文报道了高工作温度中波1024×768@10 μm红外焦平面阵列探测器的最新结果，并介绍了在150 K工作温度下的器件性能。结果标明，器件在150 K下截止波长为4.97 μm，并测得了不同工作温度下的NETD、暗电流和有效像元率。此外，还展示了在150 K的工作温度下焦平面器件的红外图像，并呈现了99.4%的有效像元率。
碲镉汞 高工作温度 中波红外 噪声等效温差 暗电流 HgCdTe HOT MWIR NETD dark current
1 上海理工大学 理学院,上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
在测试中波碲镉汞光伏器件的瞬态响应时，当激光光斑照射器件表面位置距离光敏面较远时，器件表现为特殊的双峰脉冲响应现象，分析表明出现这种异常双脉冲现象的原因是光敏区内的少子漂移和光敏区外侧向收集的少子扩散有时间上的差异。通过对器件施加反向偏压，脉冲响应随反向偏压的增大由双峰变成单峰的实验结果，验证了少子侧向收集是导致器件形成双峰的主要原因。对第二个峰拟合得到p区的少数载流子寿命。将瞬态响应获得的少子寿命与该p型中波碲镉汞材料的理论计算和光电导衰退法得到的少子寿命相对比，发现三种方式得到的少子寿命随温度的变化趋势基本一致，这说明了可以通过瞬态光响应得到中波碲镉汞器件的少子寿命。
瞬态响应 少子寿命 少子侧向收集 光电导衰退 HgCdTe HgCdTe transient response minority carrier lifetime minority carrier lateral collection photoconductive decay
