1.2.3　探测器制备的工艺流程

制冷红外焦平面探测器的制备工艺主要包括材料生长、红外焦平面芯片制备、封装、制冷机制备、耦合测试等，通常包含几百道工序。以某型号中心距为15μm的中波640×512碲镉汞制冷红外焦平面探测器制备为例，其工艺流程图如图1-12所示。

图1-12　某型号制冷红外焦平面探测器制备的工艺流程图

其中，碲镉汞材料制备分为碲锌镉衬底制备和碲镉汞薄膜制备，经过晶锭切割后的衬底用于外延薄膜的生长。碲锌镉单晶衬底片制备包含高纯元素提纯、单晶生长、晶片加工及晶片测试工艺。碲锌镉衬底的单晶缺陷极易延伸到外延薄膜，从而影响碲镉汞外延薄膜的单晶质量和电学性能，造成碲锌镉红外焦平面芯片成像异常及成像非均匀性。因此，严格控制碲锌镉衬底的生长缺陷和加工过程所致缺陷至关重要。碲镉汞薄膜制备包含衬底表面处理、母液及碲化汞合成、外延生长和退火等。碲镉汞薄膜作为红外焦平面芯片的敏感元材料，其物理、化学及光电性能极大地影响红外焦平面芯片的成像性能。在碲镉汞薄膜的制备过程中，液相外延生长工序极其重要，决定了外延层的晶体质量、厚度及组分、汞空位水平。

红外焦平面阵列制备主要包括对准标记制作、离子注入、钝化层制备、电极制备、互连铟柱制备。通过倒装焊互连技术将红外焦平面阵列与读出电路进行互连，实现红外焦平面芯片制备。随着像元尺寸的减小和面阵规模的增大，互连的凸点尺寸在同步变小，这使得倒装焊互连的工艺难度更大。通过采用高精度倒焊机和优化工艺能够有效提高倒装焊精度和倒装焊连通率。

红外焦平面芯片一般采用金属杜瓦进行真空密封封装，封装工艺主要含零部件清洗工艺、焊接工艺、芯片粘接和键合工艺及排气工艺等。由于杜瓦要满足规定的真空寿命的要求，因此在每道焊接工艺完成后，均需要进行检漏，以确保其气密性满足要求。

制冷机制备包含装配工艺、烘烤除气工艺、磨合工艺及充排气工艺。烘烤除气工艺是通过高温、高真空烘烤除去零、组件表面吸附的污染气体。充排气工艺是通过气体置换对内部进行冲洗，冲刷污染气体和颗粒污染物，再通过抽真空进行内部除净。

耦合工艺是将杜瓦和制冷机通过冷指耦合为探测器组件。耦合过程中充注制冷工质（通常为氦气），并控制工质泄漏率，以确保制冷性能满足要求。