Диссертация (1090210), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Но в настоящее время эти работы не проводились и требуют самостоятельного исследования.1023.3 Технологические основы изготовления алмазных многоэлементныхфотоприемников УФ диапазона.3.3.1 Технология изготовления алмазных многоэлементныхфотоприемников УФ диапазона формата 64х23.3.1.1 Технологический маршрут изготовления встречно-штыревого варианталинейки 64х2Технологический маршрут состоит из следующих основных операций.1.
Исходные пластины – пластины алмаза толщиной ∼ 0,2 мм с линейнымразмером более 5 мм.2. Наклейка пластины на поликоровую или сапфировую подложку.3. Напыление Ti (50 нм +Au 50 нм).4. Фотолитография шаблоном с вышеуказанными размерами.5. Электролитическое нанесение золота (∼ 1 мкм).6. Удаление фоторезиста.7. Удаление пленки золота (50 нм) травлением ионами аргона.8. Удаление пленки титана (50 нм) химическим травлением.9. Отклеивание алмазной пластины от подложки.10. Наклеивание непроводящим клеем алмазной пластины на керамиче-скую плату с «жуком» разводки металлизации (примечание: «жук» разводкиметаллизации позволяет разваривать выводы алмазной пластины на контактныеплощадки металлизации «жука» с общей длиной ∼ 5 мм с последующей разваркой выводов «жука» длиной 13 мм на входы мультиплексора).11.
Разварка выводов алмазной пластины с контактными площадками«жука».12. Приклейка мультиплексора на керамическую пластину рядом с выво-дами «жука».13. Разварка выводов «жука» на входы мультиплексора.14. Помещение керамической платы с алмазной линейкой и мультиплек-сором в корпус и приклейка к основанию корпуса.10315.
Разварка выводов мультиплексора с контактами ножек корпуса.16. Герметизация корпуса кварцевым или сапфировым стеклом.3.3.1.2 Фрагмент фотошаблона «жука» – переходной керамической платы длясоединения контактов линейки с контактами мультиплексораПереходная плата (рисунок 3.7) необходима, исходя из следующих соображений:а) контактные площадки алмазной линейки 2×64 выходят на две стороныотносительно ее центральной части;б) расстояния между центрами контактных площадок 74 мкмв) контактные площадки мультиплексора выходят на одну сторону;г) расстояния между контактными площадками мультиплексора 100 мкм.Рис.3.7 – Фрагмент фотошаблона «жука».На рисунке 3.8 показан фрагмент изготовленного «жука». Этот элемент изготовлен на поликоре с алюминиевой металлизацией при проведении последующей операции фотолитографии104Рис.3.8 – Фрагмент изготовленного «жука» (ширина линий 30 мкм).На рисунке 3.9 приведен фрагмент изготовленных алмазных линеек.
Нарисунке 3.10 показан фрагмент ПЗС−мультиплексора.Рис.3.9 – Фрагмент алмазной линей-Рис.3.10 – Фрагмент кремниевогоки (в центре – общий электрод, слеваПЗС-мультиплексора (сверху видныего контактная площадка).входные контакты, 128 контактов).3.3.2 Технология изготовления алмазных многоэлементныхфотоприемников УФ диапазона формата 64х2 со сквозной проводимостьючерез объемНа рисунке 3.11 представлен фрагмент алмазной линейки, освещаемой споверхности при полупрозрачных контактах на верхней поверхности алмазнойпластины и при сплошном контакте на нижнем торце алмазной пластины.Преимуществом такой линейки является возможность использования широкого спектрального диапазона УФ-излучения.105Недостаток – необходимость использования алмазной пластины малойтолщины, что вызывает трудности при обработке пластин и при последующемтехнологическом процессе.3.3.2.1 Проектирование и изготовление фотошаблонов.Технологический процесс потребовал разработки и изготовления трех фотошаблоновКонструкция первого фотошаблона приведена на рисунке 3.12.Фотошаблон сконструирован таким образом, что на одном кристалле алмаза можно изготовить 2 линейки с возможностью в дальнейшем получения двухотдельных линеек методом алмазной резки (в рамках настоящего этапа работылазерная резка не предусмотрена; опыт лазерной резки алмаза имеется).Рис.
3.11 – Фрагмент алмазной линейки, освещаемой с поверхности, при полупрозрачных контактах на верхней поверхности алмазной пластины и присплошном контакте на нижней поверхности алмазной пластины. 1-алмазнаяпластина; 2- сплошной контакт на нижней поверхности; 3-полупрозрачные платиновые контакты на чувствительной площадке фоторезисторов; 4-выводы кплатиновым контактам; 5-металлизационные площадки для присоединения выводов; 6-выводы для присоединения к мультиплексору.106Рис.3.12 – Схема первого фотошаблона №1 для линейки 64х2В принципе возможно получение 3-х или даже 4-х линеек на одной алмазной пластине размером 5×5 мм2, что существенно уменьшит стоимость линеек.В центре показаны фрагменты контактных чувствительных элементов. Напервом фотошаблоне чувствительные элементы имеют размеры 40х80 мкм.Они расположены с шагом 50 мкм.
Таким образом, длина всех чувствительныхэлементов линейки на одной стороне занимает 3,5 мм, что позволяет использовать кристаллы алмаза с размерами стороны менее 4-х мм.3.3.2.2 Технологические процессы, включающие проведение первойфотолитографии1. Отмывка алмазных пластин.2. Наклейка алмазной пластины аквадагом на поликоровую плату.3. Напыление титана (50нм) на обратную сторону.4. Напыление платины (50 нм) на обратную сторону.5. Напыление золота (50 нм) на обратную сторону.1076. Гальваническое нанесение слоя золота (порядка 0,9-1,0 мкм) на обрат-ную сторону.7. Отклеивание пластины с поликоровой платы и ее отмывка.8.
Наклейка алмазной пластины аквадагом со стороны нанесенного золо-та на поликоровую плату.9. Напыление тонкого (10 нм) слоя платины10. Напыление титана (50нм).11. Напыление золота (50 нм)12. Первая фотолитография (нанесение и сушка фоторезиста, экспониро-вание через шаблон №1, проявление и задубливание).13. Гальваническое нанесение золота толщиной 0,9-1,0 мкм.14. Удаление слоев Ti-Au со всей поверхности пластины, включая чувст-вительные контактные площадки. Тонкое (50 нм) золото удаляется травлениемионами аргона, титан удаляется химическим травлением.3.3.2.3 Проектирование и конструирование второго фотошаблона линейки 64х2.Схема второго фотошаблона приведена на рисунке 3.13.Рис.3.13 – Схема второго фотошаблона (№2) для линейки 64х2.108Второй фотошаблон предназначен для защиты чувствительных контактных элементов при процессах удаления платины с поверхности алмазной пластины.3.3.2.4 Технологически процессы, включающие проведение второйфотолитографии.1.
Наклейка алмазной пластины аквадагом со стороны нанесенного золотана поликоровую плату.2. Вторая фотолитография (нанесение и сушка фоторезиста, совмещениерисунка шаблона №2 с рисунком элементов на пластине, экспонирование черезшаблон №2, проявление и задубливание).3. Удаление слоя платины травлением ионами аргона со всей поверхностиалмазной пластины за исключением областей над чувствительными элементами, защищенными фоторезистом, и областей, защищенными слоем толстого золота.4.
Удаление фоторезиста над полупрозрачными контактными чувствитель-ными пикселами.Рис. 3.14 – Фотография двух линеек 64х2, изготовленных на одной алмазной109пластине со сквозной фотопроводимостью после второй фотолитографии.Фотографии полученных алмазных линеек после второй фотолитографии иудаления слоя фоторезиста над чувствительными элементами приведены на рисунке 3.14.Слой платины удален со всей поверхности пластины, за исключением пикселей 40×40 мкм, защищенных фоторезистом. Часть золота также удаляетсяпри ионном травлении. Это видно на приведенных ниже микрофотографиях(виден контур на слое золота, показывающий, что золотой вывод перекрываетчастично чувствительный элемент, рисунке 3.15).
В центре видны полупрозрачные чувствительные элементы, соединенные с золотыми выводами.Рис.3.15 – Фрагмент линейки 64х2 при большом увеличении.Справа на рисунке 3.15 .видны чувствительные полупрозрачные пикселы,к которым присоединены золотые выводы. Площадь чувствительных элементов40×40 мкм; шаг 50 мкм.3.3.2.5 Проектирование и конструирование третьего (№3) фотошаблоналинейки 64х2Схема третьего фотошаблона приведена на рисунке 3.16.3.3.2.6 Технологические процессы, включающие проведение третьейфотолитографии.1.
Наклейка алмазной пластины аквадагом со стороны нанесенного золотана поликоровую плату.2. Проведение третьей фотолитографии (нанесение и сушка фоторезиста,совмещение рисунка фотошаблона с рисунком на алмазной пластине и экспонирование через шаблон №3, проявление и задубливание).110Рис. 3.16 – Схема проектирования фотошаблона (№3) для третьей фотолитографииПосле третьей фотолитографии вскрываются окна 40×40 мкм над полупрозрачными пикселами, а также вскрываются в фоторезисте отверстия на золотыхплощадках для присоединения выводов.
Вся остальная часть пластины закрытафоторезистом, который экранирует ультрафиолетовые лучи при облучениипластины по всей площади, за исключением пикселов, покрытых полупрозрачной платиной.3.3.3 Технология сборки алмазных многоэлементных фотоприемников УФдиапазона формата 64х23.3.3.1 Сборка алмазных линеек с мультиплексоромПосле изготовления всех элементов сборка алмазной линейки вместе смультиплексором проводилась в корпусе типа «Мамонт» с 64-мя выводами(рисунок 3.17).Мультиплексор наклеивался на керамическое основание корпуса. Далеенаклеивался непроводящим клеем «жук», затем на контакты «жука» непроводящим клеем наклеивалась алмазная линейка. Далее проводилась разварка кон-111тактов линейки 30-микронной проволокой с контактами жука (64 контакта наодной стороне линейки и 64 контакта на другой стороне линейки).Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
