[發明專利]一種碲鋅鎘晶體表面沉淀物腐蝕坑的識別方法

無效

• 申請號: 201310100303.6
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103196919A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 盛鋒鋒;楊建榮;孫士文;周昌鶴;虞慧嫻;徐超
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明專利涉及一種半導體材料缺陷腐蝕坑的識別方法，具體是指一種碲鋅鎘晶體表面沉淀物腐蝕坑的識別方法。

背景技術

碲鋅鎘材料是一種被廣泛使用的半導體材料，主要用于碲鎘汞外延的襯底材料和吸收γ射線的材料，用它制備的紅外焦平面探測器和γ射線探測器在航天遙感技術、安檢技術、醫療診斷技術和武器裝備等領域具有廣泛的應用。由于受到生長技術的限制，碲鋅鎘晶體中不可避免地存在著微米級的沉淀物缺陷，沉淀物的密度在（1～10）×10³cm^-3。沉淀物缺陷作為載流子俘獲中心能直接影響γ射線探測器的響應率、噪聲和盲元率等性能，同時也會在外延過程中穿越到碲鎘汞外延材料中，造成碲鎘汞紅外焦平面器件的性能下降。因此，對碲鋅鎘晶體中的沉淀物缺陷進行揭示、識別和檢測是探測器制備的關鍵工藝之一，同時也是研究和改進碲鋅鎘晶體生長技術所必須的。觀察碲鋅鎘晶體沉淀物的傳統方法是在紅外透射顯微鏡下進行的，由于紅外攝像頭的分辨率低，加上富鎘沉淀物在紅外透射顯微鏡下的形貌會隨著顯微鏡透射光強的變化而變化，因此這種方法不能準確了解富鎘沉淀物的形貌結構。如利用紅外透射顯微鏡檢測沉淀物的密度，缺點有三：1，放大倍率需要至少在200倍以上，相應的觀察視場很小，而沉淀物在晶體中的分布很不均勻，因此得到的沉淀物密度誤差較大；2，需對材料進行三維掃描以得到體密度，這樣檢測需要的時間較長；3，用碲鋅鎘材料作碲鎘汞外延的襯底材料時，比較關注是碲鋅鎘晶體表面的缺陷密度，從沉淀物體密度轉換到面密度需要測量沉淀物的平均尺寸，這不僅需要花費大量時間，而且得到的結果也不精確?？朔@些缺點的方法是通過腐蝕在晶體表面揭示缺陷，然后在常規光學顯微鏡下觀察和檢測缺陷密度。這個方法存在一個問題，即如何識別碲鋅鎘晶體表面的沉淀物腐蝕坑，并和常規的位錯腐蝕坑區別開來。本發明針對這一問題，提供了一種碲鋅鎘晶體表面沉淀物腐蝕坑的識別方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種碲鋅鎘晶體表面沉淀物腐蝕坑的識別方法，用于解決現有技術不能識別碲鋅鎘晶體表面的各種沉淀物缺陷的問題。碲鋅鎘晶體表面沉淀物腐蝕坑的識別方法包括晶體表面預處理、晶體表面清洗、配制腐蝕液并腐蝕晶體表面和觀察識別晶體缺陷4個步驟，具體步驟如下：

1.取沿（111）面切割得到的碲鋅鎘晶片，將（111）B面用機械拋光去除切割損傷層并拋出光亮表面；

2.將碲鋅鎘晶片用煮沸的三氯乙烯進行清洗3遍，用甲醇清洗掉三氯乙烯后用0.2%Br-甲醇溶液腐蝕30s～60s，再用甲醇清洗掉腐蝕液后從煮沸的異丙醇中取出待用；

3.按濃硝酸：氫氟酸：雙氧水：去離子水=10：10：8：12的體積比配制腐蝕液，將碲鋅鎘晶片放入腐蝕液中，在室溫下腐蝕3分鐘后取出，用去離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干；

4.使用常規光學顯微鏡觀察碲鋅鎘晶片（111）B表面，根據各類缺陷腐蝕坑的特征形貌確定腐蝕坑所對應的缺陷，具體做法如下：在1000倍率視場下，腐蝕坑底表面平滑的三角形平底坑和三角形錐形坑對應的缺陷為位錯（見圖1）；在1000倍率視場下，腐蝕坑底表面粗糙并因此在顯微鏡下成黑色的三角形、六邊形或不規則形腐蝕坑所對應的缺陷為沉淀物，其中在50倍率視場下觀察，腐蝕坑周圍的材料形貌呈凹坑的孤立腐蝕坑為富碲沉淀物形成的腐蝕坑（見圖2）；腐蝕坑周圍的材料中有大量位錯腐蝕坑集聚的腐蝕坑為富鎘沉淀物形成的腐蝕坑（見圖3）。

本發明的具體特征為：碲鋅鎘晶片經由硝酸、氫氟酸和雙氧水組成的腐蝕液腐蝕后，在常規光學顯微鏡1000倍率視場下觀察，腐蝕坑底表面粗糙并因此在顯微鏡下成黑色的三角形、六邊形或不規則形腐蝕坑所對應的缺陷為沉淀物，其中在50倍率視場下觀察，腐蝕坑周圍的材料形貌呈凹坑的孤立腐蝕坑為富碲沉淀物形成的腐蝕坑；腐蝕坑周圍的材料中有大量位錯腐蝕坑集聚的腐蝕坑為富鎘沉淀物形成的腐蝕坑。

本發明的特點在于：直接在碲鋅鎘晶體表面識別了各種沉淀物所對應的腐蝕坑，由于沉淀物腐蝕坑的特征形貌尺寸比沉淀物本身的尺寸要大出數倍，使得原本在紅外透射顯微鏡下需采用200倍率以上的視場才能觀察的沉淀物缺陷可在常規光學顯微鏡下用50倍率的視場進行觀察和檢測，顯著增大了觀察的視場面積，方便在較大的面積內檢測沉淀物密度，可提高檢測精度，同時也大大減少了檢測所需的時間。

附圖說明

圖1.碲鋅鎘材料（111）B表面的位錯腐蝕坑在1000倍率下的形貌照片,a為三角平底坑的形貌，b為三角錐形坑的形貌。