一種制備Si基碲鎘汞芯片位錯觀察樣品的襯底腐蝕液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶體Si腐蝕液，特別適用于制備Si基碲鎘汞芯片位錯觀察樣品時Si襯底腐蝕。
【背景技術(shù)】
[0002]Si基HgCdTe (碲鎘汞)探測器是第三代紅外焦平面探測器發(fā)展的主流之一。依托于成熟的Si晶元制備工藝和分子束外延生長工藝的發(fā)展，使Si基碲鎘汞材料具備更大的使用面積、更高平整度和高機械強度，從而能夠制備出超大像素規(guī)模，超高分辨率、更遠探測距離、高可靠性的紅外探測器。Si基碲鎘汞探測器制備最大的挑戰(zhàn)在于低位錯密度的碲鎘汞外延材料生長和抑制位錯對器件性能的影響。在研宄位錯對器件性能的影響時，由于碲鎘汞芯片表面存在鈍化膜、金屬電極等結(jié)構(gòu)，從碲鎘汞界面入手觀察位錯存在困難，將Si襯底去除后從背面入手對材料位錯進行觀察成為一種解決辦法。
[0003]用于外延生長碲鎘汞材料的襯底為(211)單晶Si，單晶Si的腐蝕液分兩種，各向同性和各向異性腐蝕液。各向同性腐蝕液中多有強酸存在，如硝酸、氫氟酸等(專利，申請?zhí)?201210506767.2，授權(quán)號:CN 103022246，基于選擇性濕法腐蝕工藝的碲鎘汞探測器的襯底去除技術(shù))，雖然對碲鎘汞具有選擇性，但對緩沖層碲化鎘的選擇性較差；各項異性腐蝕液多采用堿性溶液，選擇性好，腐蝕速率均勻，但在高溫下使用，與碲鎘汞的低溫操作工藝不兼容。因此本發(fā)明選擇無機堿腐蝕液進行硅襯底的腐蝕，通過調(diào)節(jié)腐蝕液濃度和腐蝕溫度，在保證碲鎘汞材料性能穩(wěn)定的前提下使腐蝕形貌和腐蝕速率達到最佳，最終獲得清晰的碲化鎘觀察界面和完整的碲化鎘/碲鎘汞薄膜芯片，有助于對Si基碲鎘汞芯片中位錯的觀察和分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種用于制備Si基碲鎘汞芯片位錯觀察樣品的襯底腐蝕液，通過對(211)單晶Si襯底的選擇性腐蝕，實現(xiàn)從碲鎘汞芯片的背面(碲化鎘界面)進行位錯觀察。
[0005]本發(fā)明的腐蝕液配制方法如下:將四甲基氫氧化銨溶液和去離子水配制成質(zhì)量分數(shù)為5%?20%的混合液，然后根據(jù)混合液的體積加入lg/Ι?3g/l的過硫酸錢氧化劑，放在溫度超過80°C的水浴中加熱溶解，配制好的腐蝕液在50°C?65°C溫度下使用。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點在于:腐蝕液的選擇性好，與碲化鎘、碲鎘汞、硫化鋅、銦、金等材料不反應(yīng)，最終獲得光亮的碲化鎘界面和完整的碲化鎘/碲鎘汞芯片。腐蝕條件與碲鎘汞工藝兼容，損傷小、不改變碲鎘汞芯片的物理特性，保證了分析結(jié)果的準確性。
【具體實施方式】
[0007]腐蝕液由有機堿溶液四甲基氫氧化銨、去離子水和氧化劑過硫酸銨配制而成。
[0008]實施例1:首先將質(zhì)量分數(shù)為25%的四甲基氫氧化銨溶液與去離子水按照質(zhì)量比1:4配置成質(zhì)量分數(shù)為5%的混合溶液，再根據(jù)混合液的體積加入lg/Ι的過硫酸銨，最后將混合溶液加熱至80°C，I小時后備用。將襯底減薄拋光至50 μ m的Si基碲鎘汞芯片放在60 °C腐蝕液中腐蝕2小時后襯底完全去除。
[0009]實施例2:首先將質(zhì)量分數(shù)為25%的四甲基氫氧化銨溶液與去離子水按照質(zhì)量比
2:3配置成質(zhì)量分數(shù)為10%的混合溶液，再根據(jù)混合液的體積加入2g/l的過硫酸銨，最后將混合溶液加熱至80°C，I小時后備用。將襯底減薄拋光至50 μ m的Si基碲鎘汞芯片放在65 °C腐蝕液中腐蝕2.5小時后襯底完全去除。
[0010]實施例3:首先將質(zhì)量分數(shù)為25%的四甲基氫氧化銨溶液與去離子水按照質(zhì)量比4:1配置成質(zhì)量分數(shù)為20%的混合溶液，再根據(jù)混合液的體積加入3g/l的過硫酸銨，最后將混合溶液加熱至80°C，I小時后備用。將襯底減薄拋光至50 μ m的Si基碲鎘汞芯片放在65 °C腐蝕液中腐蝕4小時后襯底完全去除。
【主權(quán)項】
1.一種制備Si基碲鎘汞芯片位錯觀察樣品的襯底腐蝕液，它由四甲基氫氧化銨、去離子水和過硫酸銨配制而成，其特征在于: 將四甲基氫氧化銨溶液和去離子水配制成質(zhì)量分數(shù)為5%?20%的混合液，然后根據(jù)混合液的體積加入lg/Ι?3g/l的過硫酸銨氧化劑，放在溫度超過80°C的水浴中加熱溶解，配制好的腐蝕液在50°C?65°C溫度下使用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備Si基碲鎘汞芯片位錯觀察樣品的襯底腐蝕液。它由有機堿溶液四甲基氫氧化銨、去離子水和氧化劑過硫酸銨配制而成。首先將四甲基氫氧化銨溶液與去離子水配置成濃度為5％～20％的混合溶液，再根據(jù)混合液的體積加入1g/l～3g/l的過硫酸銨，最后將混合溶液放在溫度超過80℃的水浴中加熱，在50℃～65℃溫度下使用。本發(fā)明的特點在于：腐蝕液的使用條件與碲鎘汞工藝兼容，不改變碲鎘汞芯片的物理特性，保證了分析結(jié)果的準確性。腐蝕液的選擇性好，能夠?qū)i襯底完全去除，但對緩沖層碲化鎘和外延薄膜碲鎘汞不腐蝕，獲得完整清晰的外延材料觀察界面，為從緩沖層碲化鎘界面入手對位錯進行觀察提供了良好的觀察樣品。
【IPC分類】G01N1/32, C23F1/40
【公開號】CN104988505
【申請?zhí)枴緾N201510295677
【發(fā)明人】張姍, 林春, 廖清君, 胡曉寧, 葉振華
【申請人】中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月2日