[發明專利]一種碲鎘汞材料低損傷混合型干法刻蝕方法

有效

• 申請號: 201611114122.9
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106601609B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 陳慧卿;譚振;張敏;寧提
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 于金平

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種碲鎘汞材料低損傷混合型干法刻蝕方法。該方法包括：在電感耦合等離子體ICP的工藝腔室中，在設定的第一工藝環境下，采用設定的射頻功率，對碲鎘汞材料進行刻蝕，得到接觸孔；在ICP的工藝腔室中，在設定的第二工藝環境下，采用零射頻，對接觸孔處理預設時間。借助于本發明的技術方案，可以解決單步干法刻蝕工藝后P型接觸孔反型嚴重問題，避免濕法腐蝕工藝在小尺寸接觸孔上的各向異性差、鉆蝕嚴重、腐蝕深度重復性差和均勻性不好等問題，有效的降低了刻蝕引入的表面損傷，同時又能實現較高的刻蝕速率和較好的刻蝕孔形貌。

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種碲鎘汞材料低損傷混合型干法刻蝕方法。

背景技術

紅外焦平面探測技術具有光譜響應波段寬、可獲得更多地面目標信息、能晝夜工作等顯著優點，廣泛應用于預警探測、情報偵察、毀傷效果評估以及農牧業、森林資源的調查、開發和管理、氣象預報、地熱分布、地震、火山活動，太空天文探測等軍事和民事領域。

碲鎘汞紅外探測器芯片制備是紅外探測技術的核心。制備芯片的工序主要有光刻、濕化學、離子注入、鈍化、電極沉積以及干法刻蝕等半導體器件工藝。干法刻蝕工藝是碲鎘汞焦平面探測器制備的關鍵工序之一，是在碲鎘汞材料上形成碲鎘汞芯片與外電路連接“通道”的主要手段，與傳統濕法腐蝕相比，干法刻蝕有良好的選擇性、均勻性、各向異性等優點。但是，P型碲鎘汞材料是一種極易損傷的材料，Hg-Te鍵較弱致使碲鎘汞材料的損傷閾值很小，在ICP干法刻蝕工藝制備P型接觸孔的過程中，等離子體很容易在碲鎘汞刻蝕區域的表面引起等離子體誘導損傷，汞空位P型碲鎘汞材料經刻蝕后，會在表面形成N型反型層，直接產生一個反向PN結，反向PN結的出現嚴重可導致器件出現負開啟現象，從而影響器件的光學和電學性能。圖1為現有技術中碲鎘汞器件反向寄生PN結電流電壓特性示意圖。

在抑制和消除損傷的方法上，除了要在刻蝕工藝中抑制損傷的產生，也可利用后處理技術來消除已經產生的損傷。濕法腐蝕和熱處理工藝是常用的兩種后處理技術，結合后處理技術的刻蝕工藝稱為混合型刻蝕技術，但是，濕法腐蝕在小尺寸接觸孔上存在各向異性差、鉆蝕嚴重、腐蝕深度重復性差和均勻性不好等問題，熱處理工藝會對器件本身性能產生一定的影響，因此，兩種方法都存在一定的局限性，不能有效地應用在碲鎘汞焦平面器件的制備過程中。因此，開發碲鎘汞低損傷干法刻蝕技術對于碲鎘汞焦平面器件具有極大的意義。

發明內容

本發明提供了一種碲鎘汞材料低損傷混合型干法刻蝕方法，以降低刻蝕引入的表面損傷，得到較好的刻蝕孔形貌。

本發明提供的碲鎘汞材料低損傷混合型干法刻蝕方法，包括以下步驟：

在電感耦合等離子體ICP的工藝腔室中，在設定的第一工藝環境下，采用設定的射頻功率，對所述碲鎘汞材料進行刻蝕，得到接觸孔；

在所述ICP的工藝腔室中，在設定的第二工藝環境下，采用零射頻，對所述接觸孔處理預設時間。

本發明有益效果如下：

本發明實施例通過在同一電感耦合等離子體對刻蝕得到的接觸孔進行處理，可以解決單步干法刻蝕工藝后P型接觸孔反型嚴重問題，避免濕法腐蝕工藝在小尺寸接觸孔上的各向異性差、鉆蝕嚴重、腐蝕深度重復性差和均勻性不好等問題，有效的降低了刻蝕引入的表面損傷，同時又能實現較高的刻蝕速率和較好的刻蝕孔形貌。

附圖說明

圖1為現有技術中碲鎘汞器件反向寄生PN結電流電壓特性示意圖；

圖2是PN結的器件結構示意圖；

圖3是本發明方法實施例的碲鎘汞材料低損傷混合型干法刻蝕方法的流程圖；

圖4是根據本發明方法實施例的碲鎘汞材料低損傷混合型干法刻蝕方法得到的接觸孔的SEM形貌圖；

圖5是P型孔的IV測試曲線示意圖。