[发明专利]碲锌镉晶体的电感耦合等离子体刻蚀工艺方法

说明书

本发明公开了一种碲锌镉晶体的电感耦合等离子体刻蚀工艺方法，在刻蚀前采用碲锌镉晶体的结构采用衬底‑半导体的组合形式。本发明用SF₆和Ar作为电感耦合等离子刻蚀的刻蚀气体，与传统的反应离子刻蚀方式相比，电感耦合等离子刻蚀的离子密度高，刻蚀速率更快，让刻蚀后的碲锌镉晶体的刻蚀形貌有更高的精度，更高的选择比并且刻蚀表面平整光滑。本发明刻蚀的晶体材料对于公共安全、军事、核工业、核医学、科学研究以及航空航天等领域安全监控、辐射防护方面具有重要意义和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种半导体材料刻蚀工艺方法，特别是涉及一种碲锌镉材料的刻蚀工艺方法，应用于无机非金属材料制造工艺技术领域。

背景技术

碲锌镉(CdZnTe)简称CZT，作为一种优良的II-VI化合物半导体，具有较大的带隙和原子序数，对高能辐射具有更强的阻挡能力和强大的抗辐射能力，可以用来探测高能粒子射线，例如γ射线和X射线等，可用于核辐射探测器。CdZnTe具有较高的电阻率、较高的载流子输运特性和较小的位错密度，因此CdZnTe晶体探测器在室温条件下有较小的漏电流和噪声，保证了CdZnTe探测器的电荷收集率和能量分辨率维持在较高的水平范围上，基于CdZnTe的辐射探测器具有广泛的应用领域，在基础科学、安全检测、空间研究、医疗诊断以及工业探伤等领域提供了新的探测技术途径。

在半导体器件工艺中，刻蚀具有重要作用，可以用来制作半导体微器件和对半导体材料进行表面处理。电感耦合等离子体刻蚀(inductively coupled plasma,ICP)刻蚀是常见的干法刻蚀的一种，干法刻蚀可以满足更高的精度要求，ICP刻蚀具有刻蚀速度快、操作简单、选择比高、刻蚀损伤小、大面积均匀好、刻蚀表面平整光滑等优点，近年来，ICP刻蚀技术被广泛应用在硅、二氧化硅、Ⅲ-Ⅴ族化合物等材料的刻蚀上，并且应用在集成电路领域，MEMS以及光电子器件等微结构上，取得了不错的刻蚀效果。在国内外，CdZnTe材料的ICP刻蚀工艺研究仍是个空白，因此对CdZnTe材料的ICP刻蚀工艺研究具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种碲锌镉晶体的电感耦合等离子体刻蚀工艺方法，在衬底上的CdZnTe晶体上，采用电感耦合等离子体刻蚀法，对CdZnTe材料的表面处理和形成结构形貌提供了有效的方法，从而增加探测器的性能。本发明的方法对于公共安全、军事、核工业、核医学、科学研究以及航空航天等领域安全监控、辐射防护方面具有重要意义和应用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碲锌镉晶体的电感耦合等离子体刻蚀工艺方法，包括如下步骤：

(1)CdZnTe晶体的机械抛光预处理：

在准备好CdZnTe晶体材料之后，采用机械抛光的方法，减小CdZnTe晶体材料表面的粗糙度，用0.05～1.0μm粒度的氧化铝抛光粉配成的抛光液，对CdZnTe晶体材料表面进行抛光1～2h，直到肉眼可见CdZnTe晶体材料表面光滑，且CdZnTe晶体材料表面光线如镜面反射，并且CdZnTe晶体材料表面无颗粒状形态，然后将机械抛光后的CdZnTe晶体材料进行清洗，然后用氮气吹干，得到洁净的CdZnTe晶体材料；在刻蚀前优选采用碲锌镉晶体的结构为衬底-半导体的组合形式；

(2)CdZnTe晶体的匀胶光刻过程：

采用半导体材料的光刻工艺，在所述步骤(1)中制备所得的洁净的CdZnTe晶体材料表面进行光刻；当进行光刻时，准备正胶光刻胶，使用匀胶机涂胶，控制前烘后烘总时间为5～30min，并采用深紫外线曝光，控制曝光时间8～10s，控制显影时间为10-20s，得到光刻处理的CdZnTe材料，然后进行清洗，取出干燥，得到光刻处理的CdZnTe材料；

(3)CdZnTe晶体的电感耦合等离子体刻蚀工艺过程：