基于内聚力模型的InSb面阵探测器失效分析

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高质量InSb薄膜的MBE同质和异质外延生长

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。

应力制约的InSb焦平面探测器均匀性

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。

河南科技大学XX学院第三届研究生科技成果奖励明细

第二
2310
路春晓
信息工程学院
Compensation and Control of Bearingless Induction Motor’s Unbalanced Exciting Force Based on LMS Filter
《International Journal of Control and Automation》
王楠楠
材料科学与工程学院
镁合金点焊过程中孔洞形成的工艺依存性
《材料热处理学报》
第一
3300
王楠楠
材料科学与工程学院
铝合金与低碳钢的夹层电阻点焊接头特性
《材料热处理学报》
第一
3300
王楠楠
材料科学与工程学院
Joining steel to aluminum alloy by resistance spot welding with a rivet
接头剪切强度的影响
《焊接学报》
第一
3300
许媛媛
材料科学与工程学院
热循环下SnAgCu/Cu界面金属间化合物生长行为
《焊接学报》
第一
3300
许媛媛
材料科学与工程学院
Ni元素含量对BiSbSnxNi钎料润湿性能和抗剪强度影响
《焊接学报》
第一
3300
许媛媛
材料科学与工程学院
循环周期对Sn3.0Ag0.5Cu/Cu钎焊接头界面化合物的影响
《中国机械工程》
第二
2310
江兵
机电工程学院
20T锻造操作机液压控制系统
《农业机械学报》
第二
2310
孟艳艳
机电工程学院
用灰自助泊松方法预测滚动轴承振动性能可靠性的变异过程

锑化铟红外焦平面探测器盲元失效问题的研究

ｔｅｍａｘａｓｏｏｆｃｅｔｆｄｆｒｎｔｒａｓｔｅｂｎｄｎａｓｉｈＡｔｃｏａｅｆｔｇｅｈｒｌｐｎｉｎｃｅｉｎｓｏｉｅｅｔｍａｅｉｌ，ｈｏｉｇｐｄｎｔｅＦＰｄｅｅｔｒｃｎｂｉｕｅｉａ
ａｄｆｉｒｎｔｅｍａｙｌｓａｄｈｎｅｃｕｅｔｅｄｔｃｏｏｂａｌｒ．Ａｈｒａｙｌｑｉｍｅｔｎａｌｅｉｈｒｌｃｃｅｎｅｃａｓｈｅｅｔｒｔｅｆｉｅｕｕｔｅｍｌｃｃｅｅｕｐｎ
ｄｖｌｐｄｂｒｈＣｈｎｓａｃｎｔｔｔｆＥｌｃｒ－ｐｉｓｉｓｄｔｎｈｉｒａｓｓｏｄｕｅｅｏｅｙＮｏｔｉａＲｅｅｒｈＩｓｉｕｅｏｅｔｏｏｔｃｓｕｅｏｆｄｔｅｆｌｅｃｕｅｆｉｉｍｉａｕｎ
ｒｎｅｆｏｒｏｔｍｐｒｔｒｏ７Ｋｏｅｅａｈｕａｄｔｍｅｎｉｓｌｅｉｅｐｅｉｄ．Ｄｕｏｔｅｄｆｅｅｔａｇｒｍｏｍｅｅａｕｅｔ７ｆｒｓｖｒｌｏｓｎｉｓｉｔｉｔｍｒｏｔｆｅｔｈｉｒｎ
ｓｌｅ — ｕｐｎｈｏｄｒｂｍｓａｄｔｅＡＮＳＳＳｆｗａｅｉｓｄｔｎａｙｅｔｅｆｉｕｅｍｅｈｎｉｍｆｈｕｐ．ＴｈｏｇＹＯｔｒｓｕｅｏａｌｚｈａｌｒｃａｓｏｅｂｍｓｔｒｕｈｔｅａａｙｉｆｔｅｒｌｔｏｓｉｅｗｅｎｂｕｈｎｌｓｓｏｈｅａｉｎｈｐｂｔｅｍｐｈｉｈｎｏｄｄｐｎａｉｔ，ｈｔｔｅｒｌｂｌｙｏｈｅｇｔａｄｂｎｅｅｄｂｌｙｔａｈｅｉｉｔｆｔｅｉａｉｄｔｃｏａｐｏｅｙｉｒａｉｇｉｓｂｅｅｔｒｃｎｂｅｉｒｖｄｂｍｎｃｅｓｎｕｍｐｈｉｈｏｃｕｅｔｅｇｔｉｃｎｌｄｄ．Ｔｈｔｏｒｅａｕｔｎｏｄｎｓｅｍｅｈｄｆｖｌａｉｇｂｎｉｇｏｒｌｂｌｙｉｒｓｎｅｅｉｉｔｓｐｅｅｔｄ．Ｂｙｕｉｇｔｅｉｒｖｄｂｎｉｇｐｏｅｓｈｅｉｂｌｙｏｈｅｅｔｒｃｎｂａｉｓｎｈｍｐｏｅｏｄｎｒｃｓ，ｔｅｒｌｉｔｆｔｅｄｔｃｏａｅａｉｅｈａｃｄｇｅｔｙｎｎｅｒａｌ．ＫｅｏｄｓＦＰＡｅｅｔｒｄａｘｌｒｌｂｌｙｙｗｒ：ｄｔｃｏ；ｅｄｐｉｅ；ｅｉｉｉａｔ

InSb红外焦平面探测器十字盲元问题的研究

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

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。

基于内聚力模型的界面破坏分析

ＵＵＷｅｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｆａｉｌｕｒｅｉＳａｃｏｍｍｏｎｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｏｆｍａｔｅｉｒａｌｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．ＴｈｅａｃｃｕｒａｔｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｄａｍａｇｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｆｎａｌｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｉＳｃｒｉｔｉｃａｌｆｏｒｔｈｅｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｓｔｕｃｒｔｕｒｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｃｏｈｅｓｉｖｅｚｏｎｅｍｏｄｅ１．ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅ
基于内聚力模型的界面破坏分析
刘伟
（中国石油大学（北京）石油工程学院，北京１０２２４９）

【国家自然科学基金】_面阵探测器_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

科研热词饱和阈值面阵ccd 过饱和效应薄板层析成像紫外空心阴极灯相移算法热效应激光能量激光干扰湿化学腐蚀方法板壳状微电子器件条纹投影杂散光斑最优化投影凸集成像光谱仪峰值探测率层析成像双色微台面隔离光谱定标光电对抗光电子学光学测量代数重建技术不确定度 hgcdte ccd探测器
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
2011年科研热词推荐指数饱和阈值 1 面阵 1 紫外探测器 1 第三代红外探测器 1 激光干扰 1 断代能带结构 1 微镜 1 太阳盲 1 分辨率 1 光谱仪 1 光电对抗 1 低维红外探测器 1 moems 1 inas/gainsb ⅱ类超晶格 1 ccd探测器 1 algan 1
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
科研热词推荐指数结构应力 3 焦平面 3 面阵ccd 2 锑化铟 2 散斑干涉条纹 2 高分辨率成像 1 非扫描激光雷达 1 隔离槽 1 随机曝光 1 长波红外探测器 1 锥束扫描 1 连续变焦 1 衍射效率 1 菲涅耳衍射 1 脉冲式激光测距 1 编码感知 1 线阵apd 1 红外面阵探测器 1 红外光学系统 1 瞬态高温 1 瞬态温度 1 电荷耦合器件-时间延迟积分(ccd-tdi)模式 1 焦平面阵列 1 激光测距 1 椭圆拟合 1 数值积分法 1 探测器拼接 1 探测器位姿 1 大面阵探测器 1 同时模式 1 压缩感知(cs) 1 凹面光栅 1 光谱密度分布函数 1 光谱分布函数 1 光谱串音 1 光学设计 1 中波/长波双色 1 inas/gasb ⅱ类超晶格 1 hgcdte 1 fdk重建算法 1 ansys 1

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ＧＵＩＬｅｉ，ＭＥＮＧＱｉｎｇ — ｄｕａｎ，ＺＨＡＮＧＬｉ・Ｗｅｎ，ＬＩＰｅｎｇ — ｆｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）
向变化。由节点应变方向的变化可判断ＩｎＳｂ芯片完全碎裂失效，结合图４模拟得到的处于失效状态ＩｎＳｂ芯片分析：在６１Ｓ时刻，节点沿ｚ正方向应变
第４３卷第１２期
２０１３年ｌ２月
激光与红外
ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ１．４３，Ｎｏ．１２
ＤｅｃｅBiblioteka ｍｂｅｒ，２０ｌ３文章编号：１００１ — ５０７８（２０１３）１２ — １３６８－０４
光学照片相吻合。为明晰ＩｎＳｂ芯片具体脱落和碎
裂过程．本文基于内聚力模型，拟以应变为判据揭示
ＩｎＳｂ焦平面探测器的失效演变特性。
和经典的线弹性断裂准则相比，内聚力模型
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（Ｎｏ．６１１ｆ／Ｏ￣３）；航空科学基金（Ｎｏ．２０１００１４２００３）资助。作者简介：贵磊（１９８９一），男，硕士研究生，主要从事运用内聚力模型研究ＩｎＳｂ焦平面探测器的失效工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｙｌ１９８９０２２２
１弓Ｉ言
端叫等人借助小面阵等效大面阵建立起１２８× １２８阵列规模的ＩｎＳｂ面阵探测器结构分析模型，所
得到的最大ＶｏｎＭｉｓｅｓ应力位置及分布和典型碎裂
温度冲击下多层材料的脱落和碎裂一直是材料科学和结构工程上亟待解决的问题 … 。ＩｎＳｂ面阵探测器是典型的层状结构，由光敏元芯片和硅读出电路经铟柱阵列连接而成，为提高信噪比，ＩｎＳｂ面阵探测器通常工作于液氮温度，由于ＩｎＳｂ芯片和硅读出电路之问线膨胀系数不同，将在面阵探测器中产生热应变，引起锢柱断裂、相邻材料问分层脱落甚至是ＩｎＳｂ芯片碎裂。据统计，某批次生产中探测器芯片材料的崩裂以及焊点脱落为主要失效模式，严重制约着光电探测器的成品率。为了解热冲击过程中芯片碎裂诱因，基于所提出的等效模型，孟庆
＠ｌ６３．ｃｏｍ
收稿日期：２０１３－０４ — ２７
激光与红外
Ｎｏ．１２２０１３
贵
磊等
基于内聚力模型的ＩｎＳｂ面阵探测器失效分析
１３７１
较为明显，这主要是因为６ｌ～７１Ｓ内的降温幅度大所致，而在６６Ｓ时刻，节点的应变趋势开始沿反方
关键词：内聚力模型；ＩｎＳｂ芯片；失效；脱落和碎裂中图分类号：ＴＮ２１５文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ５０７８．２０１３．１２．１１
～一㈣一～删一～．～＿一圣～＿一薹１一～．～一一～一～
ＦａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｎＳｂｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＣＺＭ
问题。模拟结果显示：在Ｎ电极区域，ＩｎＳｂ芯片沿隔离沟槽存在明显的脱落趋势；为了解ＩｎＳｂ芯片碎裂失效分布状况，在ＩｎＳｂ芯片中做切分处理，并在切分面上选取等间距内聚节点，得到了节点沿ｘ轴方向的相对分离量，及相对分离量最大节点沿不同坐标轴的变化趋势。模拟结果中ＩｎＳｂ芯片脱落失效区域和分离量较大的内聚节点所在位置与典型ＩｎＳｂ焦平面探测器光学碎裂分布相吻合，这为后续研究ＩｎＳｂ芯片中裂纹起源及扩展提供参考。
・红外材料与器件・
基于内聚力模型的ＩｎＳｂ面阵探测器失效分析
贵器，孟庆端，张立文，李鹏飞
（河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳４７１００３）
摘
要：基于内聚力模型，运用ＡＮＳＹＳ仿真软件研究了ＩｎＳｂ芯片在Ｎ电极附近的脱落和碎裂