[发明专利]硅基缓冲层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅基缓冲层及其制备方法。硅基缓冲层的制备方法，包括：获得原子级别洁净的的Si片；依次打开As束流源、Te束流源，对Si片的正面进行钝化；交替打开Zn束流源和Te束流源，在钝化后的Si片的正面外延ZnTe缓冲层；交替打开Zn束流源、Te束流源、CdTe束流源，在ZnTe缓冲层上外延ZnTe/CdTe超晶格缓冲层；打开Te束流源，并对ZnTe/CdTe超晶格缓冲层进行高温退火热处理。采用本发明，采用Te和Zn两个独立原料束流源进行外延，与外延后的退火工艺相结合，抑制了孪晶的形成有效地简化了工艺步骤，从而很大程度上提高了外延的效率。对三代大面阵红外焦平面材料的发展有基础性的贡献。

技术领域

本发明涉及红外探测器制备技术领域，尤其涉及一种硅基缓冲层及其制备方法。

背景技术

由于Si材料和HgCdTe之间存在着较大的晶格失配(19.3％)，外延过程中不可避免地引入大量的穿越位错。通常情况下，通过在Si片表面外延碲化镉(CdTe)缓冲层形成复合衬底，以减小晶格失配。但由于Si材料与CdTe材料之间存在较大的晶格失配，为了保证外延材料的质量控制外延晶向，抑制位错、多晶、孪晶的生成，通常在外延CdTe材料的过程中也会先外延一层缓冲层材料。Si基CdTe材料的缓冲层一般选择碲化锌(ZnTe)材料。ZnTe与CdTe的晶格结构相同，晶格尺寸介于Si与CdTe之间。相关技术中，使用MBE方法外延ZnTe材料采用单独的ZnTe泄流源进行，但外延过程中ZnTe易生长出孪晶，即使后续加入退火过程也很难改善晶体状态。而采用低温成核、高温生长的外延方法，过程复杂，且由于Zn与Te元素在外延过程中脱附温度不同，易出现Zn和Te元素化学计量比失配的情况。

发明内容

本发明实施例提供一种硅基缓冲层及其制备方法，用以解决Si与CdTe材料之间晶格差异大的问题，提高CdTe衬底材料质量。

根据本发明实施例的硅基缓冲层的制备方法，包括：

获得原子级别洁净的的Si片；

依次打开As束流源、Te束流源，对所述Si片的正面进行钝化；

交替打开Zn束流源和Te束流源，在钝化后的Si片的正面外延ZnTe缓冲层；

交替打开Zn束流源、Te束流源、CdTe束流源，在所述ZnTe缓冲层上外延ZnTe/CdTe超晶格缓冲层；

打开Te束流源，并对所述ZnTe/CdTe超晶格缓冲层进行高温退火热处理。

根据本发明的一些实施例，所述获得原子级别洁净的的Si片，包括：

使用RCA湿化学清洗法清洗待处理Si片；

对清洗后的Si片进行去水汽、去杂质；

对去水汽、去杂质后的Si片进行高温脱氧清洗、氢钝化清洗、分子氢源清洗、离子氢源清洗、或等离子清洗。

在本发明的一些实施例中，所述对清理后的Si片进行去水汽、去杂质，包括：

将清理后的Si片放入分子束外延系统的进样室内进行加热去水汽；

将进行加热去水汽后的Si片放入分子束外延系统的缓冲室内进行高温去杂质。

根据本发明的一些实施例，所述方法，还包括：

在依次打开As束流源、Te束流源之前，预热Zn泄流源、Te泄流源、CdTe泄流源和As裂解源，利用电离规方法依次测试所述Zn泄流源、所述Te泄流源、所述CdTe泄流源以及所述As裂解源的等效束流。

根据本发明的一些实施例，所述依次打开As束流源、Te束流源，对所述Si片的正面进行钝化，包括：