專利名稱：一種非晶碲鎘汞紅外探測器離子束表面清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非晶碲鎘汞紅外探測器離子束表面清洗方法，屬紅外探測器制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在非晶碲鎘汞紅外探測器制備的現(xiàn)有工藝中，生長在非晶碲鎘汞上的鈍化膜(主要為ais)容易出現(xiàn)龜裂甚至剝落的現(xiàn)象；此外，非晶碲鎘汞光敏元的上電極也容易發(fā)生大量脫落的現(xiàn)象，這些問題的發(fā)生導(dǎo)致非晶碲鎘汞紅外探測器的成品率大大降低，產(chǎn)生這些問題的主要原因是鈍化膜和非晶碲鎘汞光敏元之間以及上電極和非晶碲鎘汞光敏元之間的附著力差。改善光敏元與其后續(xù)沉積薄膜之間的附著性能成為非晶碲鎘汞紅外探測器制備工藝中的關(guān)鍵技術(shù)之一。提高膜層間的附著力，可以通過提高非晶碲鎘汞表面的潔凈度來實現(xiàn)。目前，提高非晶碲鎘汞表面的潔凈度的方法主要有濕法腐蝕和干法刻蝕。濕法腐蝕存在嚴重的側(cè)蝕現(xiàn)象和腐蝕速率不可控的缺點，還存在腐蝕后基片殘留和吸附的清洗試劑難以徹底去除的不足；常規(guī)的干法刻蝕清洗主要采用等離子體，所需本底真空度約為10Pa，工作氣壓約為 lOOPa，這樣的真空環(huán)境會對非晶碲鎘汞表面形成二次污染，而且產(chǎn)生等離子體的輝光放電過程穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)打火現(xiàn)象，致使一些雜質(zhì)材料沉積在基底上，降低了探測器的成品率。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，基于離子束刻蝕(IBE)技術(shù)，本發(fā)明提供一種有效清洗非晶碲鎘汞表面的方法，可以在不改變其物相的前提下顯著提高膜層間的附著力。本發(fā)明所述的非晶碲鎘汞紅外探測器離子束表面清洗方法，其具體步驟如下(1)在真空腔體內(nèi)把探測器芯片固定在樣品臺上，將樣品臺傾角調(diào)整為4. 5°，樣品臺溫度設(shè)置為10°c，然后對真空腔體抽真空，使真空度達到6X10_4Pa ；(2)向真空腔體內(nèi)通入工作氣體，并將氣體流量設(shè)定為4. Osccm 5. Osccm之間， 工作壓力設(shè)定為1.5 X KT2Pa 2. OX KT2I^a;(3)設(shè)置離子源參數(shù)離子束能量為150eV 200eV，離子束流為40mA 60mA，中和電流為50mA 80mA ；(4)升起離子源與樣品臺間的擋板，對探測器芯片的非晶碲鎘汞表面進行刻蝕清洗，清洗時間為30s 60s。上述離子束表面清洗方法，同樣適用于以非晶薄膜材料為紅外探測器光敏元材料的清洗。本發(fā)明通過應(yīng)用證明顯著改善了鈍化膜與光敏元之間以及上電極與光敏元之間的附著力，并能保證非晶碲鎘汞不發(fā)生晶化，明顯提高了非晶碲鎘汞紅外探測器的成品率， 具有工藝步驟簡單，可控性好，可進行大面積操作等優(yōu)點。


圖1為非晶碲鎘汞表面離子束清洗前后生長的SiS鈍化膜顯微圖像，其中，圖1 (a) 為未經(jīng)離子束清洗在非晶碲鎘汞上生長的鈍化膜顯微圖像，可以看出鈍化膜出現(xiàn)龜裂甚至剝落；圖1(b)為經(jīng)離子束清洗后在非晶碲鎘汞上生長的鈍化膜顯微圖像，該鈍化膜表面平整、光滑。圖2為非晶碲鎘汞表面離子束清洗前后生長的Cr/Au金屬上電極顯微圖像，其中， 圖2(a)為未經(jīng)離子束清洗在非晶碲鎘汞上生長的上電極顯微圖像，可以看出上電極大量脫落；圖2(b)為經(jīng)離子束清洗后在非晶碲鎘汞上生長的上電極顯微圖像，上電極完整未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。圖3為非晶碲鎘汞表面離子束清洗前后的X射線衍射(XRD)圖譜，表明離子束清洗前后非晶碲鎘汞的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生改變，仍保持非晶物相。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于下面的實施例。實施例一本實施例為對非晶碲鎘汞表面進行氬氣(Ar)離子束清洗，然后在非晶碲鎘汞表面沉積ZnS鈍化薄膜的情形。樣品的基本情況為基底為2cmX 2cm硅襯底，非晶碲鎘汞薄膜厚度700nm。離子清洗的具體工藝過程和條件為樣品臺傾角調(diào)整為4.5°，樣品臺溫度設(shè)置為10°C，本底真空為6X10_4Pa，氬氣 (Ar)流量為4. Osccm,工作壓力設(shè)置為1. 5 X IO^2Pa,離子束能量為150eV，離子束流為40mA， 中和電流為50mA，清洗時間為45s。經(jīng)離子束清洗后，在非晶碲鎘汞表面沉積ZnS鈍化薄膜，再經(jīng)光刻成型等后續(xù)工藝，未見鈍化膜脫落現(xiàn)象，如圖1(b)所示。經(jīng)測試，碲鎘汞保持非晶態(tài)。實施例二 本實施例為對非晶碲鎘汞表面進行氬氣(Ar)離子束清洗，然后在非晶碲鎘汞表面沉積Cr/Au金屬電極薄膜的情形。樣品的基本情況為基底為2cmX2cm硅襯底，非晶碲鎘汞薄膜厚度700nm。離子清洗的具體工藝過程和條件為樣品臺傾角調(diào)整為4.5°，樣品臺溫度設(shè)置為10°C，本底真空為6X10_4Pa，氬氣 (Ar)流量為4. 8sccm,工作壓力設(shè)置為2. 0 X IO^2Pa,離子束能量為200eV，離子束流為60mA， 中和電流為80mA，清洗時間為30s。經(jīng)離子束清洗后，在非晶碲鎘汞表面沉積Cr/Au金屬電極薄膜，再經(jīng)光刻成型等后續(xù)工藝，未見金屬電極膜脫落現(xiàn)象，如圖2(b)所示。經(jīng)測試，碲鎘汞保持非晶態(tài)。實施例中所用的工作氣體也可以是氮氣、氦氣、氖氣在內(nèi)的所有惰性氣體。上述實施例所述的離子束表面清洗方法，也適用于以非晶硅或非晶氧化釩為紅外探測器光敏元材料的清洗。通過用本發(fā)明方法對非晶碲鎘汞表面進行離子束清洗，顯著改善了膜層間的附著特性，提高了紅外探測器的成品率。
權(quán)利要求
1.一種非晶碲鎘汞紅外探測器離子束表面清洗方法，其特征在于包括以下具體步驟(1)在真空腔體內(nèi)，把探測器芯片固定在樣品臺上，將樣品臺傾角調(diào)整為4.5°，樣品臺溫度設(shè)置為10°C，然后對真空腔體抽真空，使真空度達到6 X IO-4Pa ；(2)向真空腔體內(nèi)通入工作氣體，并將氣體流量設(shè)定為4.Osccm 5. Osccm之間，工作壓力設(shè)定為 1.5 X KT2Pa 2. OX KT2I^a;(3)設(shè)置離子源參數(shù)離子束能量為150eV 200eV，離子束流為40mA 60mA，中和電流為50mA 80mA ；(4)升起離子源與樣品臺間的擋板，對探測器芯片的非晶碲鎘汞表面進行刻蝕清洗，清洗時間為30s 60s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束表面清洗方法，其特征在于工作氣體為惰性氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子束表面清洗方法，其特征在于用于以非晶薄膜材料為紅外探測器光敏元材料的清洗。
全文摘要
一種非晶碲鎘汞紅外探測器離子束表面清洗方法，其特征在于在真空腔體內(nèi)，把探測器芯片固定在樣品臺上，將樣品臺傾角調(diào)整為4.5°，樣品臺溫度設(shè)置為10℃，然后對真空腔體抽真空，使真空度達到6×10-4Pa；向真空腔體內(nèi)通入工作氣體，并將氣體流量設(shè)定為4.0sccm～5.0sccm之間，工作壓力設(shè)定為1.5×10-2Pa～2.0×10-2Pa；設(shè)置離子源參數(shù)離子束能量為150eV～200eV，離子束流為40mA～60mA，中和電流為50mA～80mA；升起離子源與樣品臺間的擋板，對探測器芯片的非晶碲鎘汞表面進行刻蝕清洗，清洗時間為30s～60s。本發(fā)明能顯著改善鈍化膜與光敏元之間以及上電極與光敏元之間的附著力，提高非晶碲鎘汞紅外探測器的成品率。
文檔編號H01L31/18GK102201485SQ20101012913
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者史衍麗, 李雄軍, 莫鏡輝 申請人:昆明物理研究所