[发明专利]一种制备Si基碲镉汞芯片位错观察样品的衬底腐蚀液

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶体Si腐蚀液，特别适用于制备Si基碲镉汞芯片位错观察样品时Si衬底腐蚀。

背景技术

Si基HgCdTe(碲镉汞)探测器是第三代红外焦平面探测器发展的主流之一。依托于成熟的Si晶元制备工艺和分子束外延生长工艺的发展，使Si基碲镉汞材料具备更大的使用面积、更高平整度和高机械强度，从而能够制备出超大像素规模，超高分辨率、更远探测距离、高可靠性的红外探测器。Si基碲镉汞探测器制备最大的挑战在于低位错密度的碲镉汞外延材料生长和抑制位错对器件性能的影响。在研究位错对器件性能的影响时，由于碲镉汞芯片表面存在钝化膜、金属电极等结构，从碲镉汞界面入手观察位错存在困难，将Si衬底去除后从背面入手对材料位错进行观察成为一种解决办法。

用于外延生长碲镉汞材料的衬底为(211)单晶Si，单晶Si的腐蚀液分两种，各向同性和各向异性腐蚀液。各向同性腐蚀液中多有强酸存在，如硝酸、氢氟酸等(专利，申请号：201210506767.2，授权号：CN 103022246，基于选择性湿法腐蚀工艺的碲镉汞探测器的衬底去除技术)，虽然对碲镉汞具有选择性，但对缓冲层碲化镉的选择性较差；各项异性腐蚀液多采用碱性溶液，选择性好，腐蚀速率均匀，但在高温下使用，与碲镉汞的低温操作工艺不兼容。因此本发明选择无机碱腐蚀液进行硅衬底的腐蚀，通过调节腐蚀液浓度和腐蚀温度，在保证碲镉汞材料性能稳定的前提下使腐蚀形貌和腐蚀速率达到最佳，最终获得清晰的碲化镉观察界面和完整的碲化镉/碲镉汞薄膜芯片，有助于对Si基碲镉汞芯片中位错的观察和分析。

发明内容

本发明提供了一种用于制备Si基碲镉汞芯片位错观察样品的衬底腐蚀液，通过对(211)单晶Si衬底的选择性腐蚀，实现从碲镉汞芯片的背面(碲化镉界面)进行位错观察。

本发明的腐蚀液配制方法如下：将四甲基氢氧化铵溶液和去离子水配制成质量分数为5％～20％的混合液，然后根据混合液的体积加入1g/l～3g/l的过硫酸铵氧化剂，放在温度超过80℃的水浴中加热溶解，配制好的腐蚀液在50℃～65℃温度下使用。

本发明的优点在于：腐蚀液的选择性好，与碲化镉、碲镉汞、硫化锌、铟、金等材料不反应，最终获得光亮的碲化镉界面和完整的碲化镉/碲镉汞芯片。腐蚀条件与碲镉汞工艺兼容，损伤小、不改变碲镉汞芯片的物理特性，保证了分析结果的准确性。

具体实施方式

腐蚀液由有机碱溶液四甲基氢氧化铵、去离子水和氧化剂过硫酸铵配制而成。

实施例1：首先将质量分数为25％的四甲基氢氧化铵溶液与去离子水按照质量比1：4配置成质量分数为5％的混合溶液，再根据混合液的体积加入1g/l的过硫酸铵，最后将混合溶液加热至80℃，1小时后备用。将衬底减薄抛光至50μm的Si基碲镉汞芯片放在60℃腐蚀液中腐蚀2小时后衬底完全去除。

实施例2：首先将质量分数为25％的四甲基氢氧化铵溶液与去离子水按照质量比2：3配置成质量分数为10％的混合溶液，再根据混合液的体积加入2g/l的过硫酸铵，最后将混合溶液加热至80℃，1小时后备用。将衬底减薄抛光至50μm的Si基碲镉汞芯片放在65℃腐蚀液中腐蚀2.5小时后衬底完全去除。

实施例3：首先将质量分数为25％的四甲基氢氧化铵溶液与去离子水按照质量比4：1配置成质量分数为20％的混合溶液，再根据混合液的体积加入3g/l的过硫酸铵，最后将混合溶液加热至80℃，1小时后备用。将衬底减薄抛光至50μm的Si基碲镉汞芯片放在65℃腐蚀液中腐蚀4小时后衬底完全去除。