[发明专利]一种碲锌镉单晶圆片制备工艺

说明书

本发明涉及一种碲锌镉单晶圆片制备工艺，包括如下步骤：制备多晶棒、富碲合金；取一个石英管，在其内部放入籽晶，再依次放入上述得到的多晶棒、富碲合金；对石英管中放置富碲合金的区域施加不超过1000℃的高温；继续保温5‑100h后以0.02‑2mm/h的速度朝向籽晶一侧移动热源，直至热源高度低于步骤三的步骤三的最低端为止，同时待多晶棒与熔融的富碲合金熔体脱离后，以0.001‑1mm/min的速度向上提拉多晶棒；步骤五：降温，得到碲锌镉单晶晶棒；步骤六：对得到的碲锌镉单晶晶棒经切片、腐蚀、抛光和清洗处理，即得到所述碲锌镉单晶圆片。本发明实施例制备工艺过程简单，所需温度低，便于实施，得到的碲锌镉单晶圆片纯度高，因此应用价值高。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种碲锌镉单晶圆片制备工艺。

背景技术

半导体产业的第一步是制备人工晶体。经过100多年的研究，晶体的生长方法多种多样。其中，布里奇曼法(Bridgeman)和垂直梯度凝固法(Vertical Gradient Freeze，VGF)为代表的一类方法得到广泛使用。这类方法将原料的熔体置于一个可控温场中，通过调节温场本身，或者使容器和温场相对运动，来获得晶体生长所需要的温度条件。对于这类熔体到晶体的生长方法来讲，生长过程中，生长界面的状态直接决定了生长进度，晶体质量。

碲锌镉(CZT)是一种含有少量Zn元素的II-VI族化合物半导体，碲锌镉原子数高(约为50)、密度高(6g/cm³)。由碲锌镉单晶体制作的衬底片是碲镉汞(MCT)探测器(目前主流的中高端红外探测器)制作的关键原料之一，即使在体积小于4mm³的情况下该材料也能够保证对能量低于180keV的粒子有较高的量子探测效率。碲锌镉单元探测器的面积或者分立电极单体探测器的节距尺寸可以做的很小，能够保证制得空间分辨率很好的成像系统。碲锌镉探测器的能谱分辨率要比闪烁体探测器的能谱分辨率高很多。碲锌镉探测器具有较低的漏电流，有利于它们在小功率集成电子系统中的应用。因此，碲锌镉晶体在核医学、高能物理、辐射探测、探矿等领域有广泛的应用。

碲锌镉晶体及其熔体的导热性都很差，固化潜热难以散发，熔体对流不畅，导致固液界面不易控制。碲锌镉晶体的堆垛缺陷能(层错)很低，在晶体生长过程中，细微的温度波动和界面波动都能引起孪晶产生。为了克服晶体生长过程中的困难，相关研究者开发了多种碲锌镉晶体生长方法，包括VB法、VGF法、THM法等多种，但均无法解决熔体对流不畅导致的晶体生长缺陷。同时，现有方法中由于制备温度较高，仍然不可避免引入来自石英管壁等的钠等杂质元素，造成污染。基于此，如何提供一种能在晶体生长过程中减少杂质元素、进一步提升晶体质量是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种碲锌镉单晶圆片制备工艺，包括制备多晶棒、富碲合金；将籽晶、多晶棒、富碲合金放入石英管中高温加热得到碲锌镉单晶晶棒；再对对得到的单晶晶棒经切片、腐蚀、抛光和清洗处理，得到碲锌镉单晶圆片。本发明实施例制备工艺过程简单，所需温度低，便于实施，得到的碲锌镉单晶圆片纯度高，因此应用价值高。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种碲锌镉单晶圆片制备工艺，包括如下步骤：

步骤一：按照化学计量比将满足Cd_1-xZn_xTe的纯度镉、锌、碲原料配比、称重后依次装入石英管内，抽真空并充入保护气后封闭石英管，随后加热熔融得到多晶棒；

步骤二：按照化学计量比将满足Cd_1-xZn_xTe的纯度镉、锌、碲原料配比、称重装入另一石英管内，再加入原料质量百分数为10％-100％的Te，抽真空并充入保护气后封闭石英管，随后加热熔融得到富碲合金；

步骤三：另取一个石英管，在其内部放入籽晶，再依次放入上述得到的多晶棒、富碲合金，抽真空并充入保护气后封闭石英管；