张江风，刁云飞，张晓玲，孟庆端

〈材料与器件〉

锑化铟红外焦平面阵列探测器的热应力结构优化

张江风，刁云飞，张晓玲，孟庆端

（河南科技大学 电气工程学院，河南 洛阳 471023）

在液氮冲击实验中，锑化铟红外焦平面阵列探测器中各层材料之间线膨胀系数的不同将导致热失配产生，过大的热失配应力将引起锑化铟芯片断裂失效。为了降低热失配对锑化铟芯片的影响，基于弹性多层体系热应力计算理论，借鉴平衡复合物结构设计方法，优化平衡复合物结构上表面的热应变，使得平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变尽可能接近锑化铟芯片下表面的热应变，从而大幅降低锑化铟芯片中的热应力。考虑器件加工工艺成熟度，经一系列计算表明：当硅读出电路的厚度取25mm时，平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变与InSb芯片下表面的热应变最为接近，此时锑化铟芯片中的拉应力最小。锑化铟芯片中拉应力的大幅降低，将为消减液氮冲击中锑化铟芯片的碎裂几率提供可以信赖的结构设计方案和实现途径。

红外焦平面阵列探测器；热失配；热应变；平衡复合物结构

0 引言

红外焦平面探测器广泛应用于航空航天、红外遥感、国防、气象、环境、医学及科学仪器等领域[1-4]。在发展较为成熟的红外焦平面探测器中，相较于碲镉汞焦平面探测器（HgCdTe IRFPAs）而言，锑化铟焦平面阵探测器（InSb IRFPAs）的均匀性尤为突出，在3～5mm波段更大面积的InSb光伏探测器阵列也得到更迅猛的发展，并在红外探测领域占据重要地位。……