一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀液及器件制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，尤其是一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀液及器件制作方法。
【背景技术】
[0002]半导体红外探测器作为一种探测器，可用于军事跟踪、夜视、监控和地下物质勘探等设备中，目前半导体红外探测器的研发和制备工作成为科研界的一个热点，相对于当前使用较普遍的碲镉汞红外探测器，具有探测波长更广(理论上支持短波到甚长波30 μ m可调)器件性能均匀稳定，适合量产，能够探测更多色，制作更大焦平面的探测阵列。半导体探测器的器件工艺也是一个制作流程的关键一步，其制作的好坏很大程度上影响着探测器的灵敏度、响应度、暗电流等问题。
[0003]考虑到工艺制作中广泛采用的干法刻蚀所采用的复杂的机械、电气和真空装置，同时配有自动化的刻蚀终点检测和控制装置，干法刻蚀工艺的设备投资是昂贵的。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的目的是:提供一种对于InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀速度适当、腐蚀能力好的腐蚀液。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的另一目的是:提供一种工艺相对简单并减少设备依赖性的InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件制作方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀液，该腐蚀液由硝酸HNO3、双氧水H2O2和水H 20配制而成，配比为HNO3:H2O2:H2O=1: 1:4。
[0007]本发明所采用的另一技术方案是:一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，包括有以下步骤:
A、用分子束外延在GaSb衬底上生长出InAsSb/AlAsSb材料的红外探测器的外延片；
B、对外延片依次进行丙酮、酒精、去离子水的5min、5min、1min的超声清洗，然后在180°C的烘烤台烘烤1min ；
C、使用厚度为1.5 ym正胶，坚膜条件为90 °C，坚膜时间为180s，然后使用紫外曝光机曝光50s，显影时间为30s ；
D、按照配比HNO3:H2O2: H2O=1:1:4配置腐蚀液，控制反应温度在20 ± 0.3°C进行腐蚀，腐蚀速率为27nm/s ；
E、用丙酮去残胶，重复步骤B、C;
F、用等离子刻蚀去残胶后用5%HC1溶液漂洗30s并用去离子水冲洗；
G、用电子束蒸发镀电极；
H、在丙酮中进行剥离操作；
1、进行快速退火炉退火处理； J、完成磨脚、引线的器件工艺流程。
[0008]进一步，所述步骤A具体为:用分子束外延在GaSb衬底上生长出InAsSb/AlAsSb材料的红外探测器的外延片，所述GaSb衬底上的外延片从上至下依次为24nm Si_InAs、200nm Si_InAsSb、0.3nm AlAs、0.24nm AlSb、2ym S1-1nAsSb0
[0009]进一步，所述步骤C中的正胶为3840原液甩胶。
[0010]进一步，所述步骤D中同时用台阶仪测试以确定腐蚀的位置和时间。
[0011]进一步，所述步骤F需重复执行3次。
[0012]进一步，所述步骤G中，镀电极的材料结构为N1-Au-Ge-N1-Au。
[0013]进一步，所述步骤H中，剥离操作持续20分钟。
[0014]进一步，所述步骤I中快速退火炉退火在N2的气氛下进行，快速退火温度为400°C，快速退火时间为90s。
[0015]本发明的有益效果是:本发明的腐蚀液在20°C湿法腐蚀掉S1-1nAs、S1-1nAsSb,AlAs-AlSb合金的平均速度为27nm/s，腐蚀速度适当、腐蚀能力好的，避免干法刻蚀所涉及到的大型设备，有利于降低成本。
[0016]本发明的另一有益效果是:本发明使用湿法腐蚀到下电极，不用干法刻蚀所涉及到的大型设备，有利于降低成本，提供了一种方便又容易实验的制作器件刻蚀流程，保证能够达到同样的红外探测器器件参数(底暗电流，高响应度，高成品率，准确的响应波长)的同时，减低了对大型器材的依赖和损耗，完成了器件工艺的任务。
【附图说明】
[0017]图1为本发明方法的步骤流程图；
图2为MBE外延生长结构图；
图3为湿法刻蚀到下电极位置示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀液，该腐蚀液由硝酸HNO3、双氧水H2O2和水H2O配制而成，配比为HNO3: H2O2: H2O=1: 1:4。
[0019]参照图1，一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，包括有以下步骤:
A、用分子束外延(MBE，MolecularBeam Epitaxy)在GaSb衬底上生长出InAsSb/AlAsSb材料的红外探测器的外延片；
B、对外延片依次进行丙酮、酒精、去离子水的5min、5min、1min的超声清洗，然后在180°C的烘烤台烘烤1min ；
C、使用厚度为1.5 ym正胶，坚膜条件为90 °C，坚膜时间为180s，然后使用紫外曝光机曝光50s，显影时间为30s ；
D、按照配比HN03:H202:H20=1:1:4配置腐蚀液，控制反应温度在20±0.3°C进行腐蚀，腐蚀速率为27nm/s ；
E、用丙酮去残胶，重复步骤B、C，此步为套刻；
F、用等离子刻蚀(RIE)去残胶后用5%HC1溶液漂洗30s并用去离子水冲洗； G、用电子束蒸发镀电极；
H、在丙酮中进行剥离操作。
[0020]1、进行快速退火炉退火处理；
J、完成磨脚、引线的器件工艺流程。
[0021]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述步骤A具体为:用分子束外延在GaSb衬底上生长出InAsSb/AlAsSb材料的红外探测器的外延片，所述GaSb衬底上的外延片从上至下依次为 24nm Si_InAs、200nm Si_InAsSb、0.3nm AlAs、0.24nm AlSb、2ym S1-1nAsSb0
[0022]进一步作为优选的实施方式，所述步骤C中的正胶为3840原液甩胶。
[0023]进一步作为优选的实施方式，所述步骤D中同时用台阶仪测试以确定腐蚀的位置和时间。
[0024]进一步作为优选的实施方式，所述步骤F需重复执行3次。
[0025]进一步作为优选的实施方式，所述步骤G中，镀电极的材料结构为N1-Au-Ge-N1-Au。
[0026]进一步作为优选的实施方式，所述步骤H中，剥离操作持续20分钟。
[0027]进一步作为优选的实施方式，所述步骤I中快速退火炉退火在队的气氛下进行，快速退火温度为400°C，快速退火时间为90s。
[0028]本发明方法通过在GaSb衬底上生长AlAsSb/InAsSb外延层结构，之后在外延薄膜上完成器件工艺流程。通过大量实验发现配比为HN03:H202:H20=1:1:4的腐蚀液针对AlAsSb/InAsSb有很好的腐蚀效果，并且反应速度适当，由台阶仪检测腐蚀到下电极的示意图，腐蚀总时间为140s，能够很好地完成腐蚀到下电极的目标，并且对3840原胶没有腐蚀，选择性很好，通过可刻蚀后测量台阶和表面结构可以看出，单向腐蚀能力较好，腐蚀出的表面相当平整；利用上述腐蚀液实现的刻蚀工艺，减少了刻蚀过程中对大型昂贵操作难度高的离子束刻蚀设备的依赖性，一定程度上减少了做红外探测器器件的工艺的制作难度，具有极高的利用价值。
[0029]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀液，其特征在于:该腐蚀液由硝酸HNO3、双氧水H2O2和水H 20配制而成，配比为HNO3: H2O2: H2O=1: 1:4。
2.—种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:包括有以下步骤: A、用分子束外延在GaSb衬底上生长出InAsSb/AlAsSb材料的红外探测器的外延片； B、对外延片依次进行丙酮、酒精、去离子水的5min、5min、1min的超声清洗，然后在180°C的烘烤台烘烤1min ； C、使用厚度为1.5 ym正胶，坚膜条件为90 °C，坚膜时间为180s，然后使用紫外曝光机曝光50s，显影时间为30s ； D、按照配比HNO3:H2O2: H2O=1:1:4配置腐蚀液，控制反应温度在20 ± 0.3°C进行腐蚀，腐蚀速率为27nm/s ； E、用丙酮去残胶，重复步骤B、C; F、用等离子刻蚀去残胶后用5%HC1溶液漂洗30s并用去离子水冲洗； G、用电子束蒸发镀电极； H、在丙酮中进行剥离操作； 1、进行快速退火炉退火处理； J、完成磨脚、引线的器件工艺流程。
3.根据权利要求2所述的一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:所述步骤A具体为:用分子束外延在GaSb衬底上生长出InAsSb/AlAsSb材料的红外探测器的外延片，所述GaSb衬底上的外延片从上至下依次为24nm Si_InAs、200nmSi_InAsSb、0.3nm AlAs、0.24nm AlSb、2um S1-1nAsSb0
4.根据权利要求2所述的一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:所述步骤C中的正胶为3840原液甩胶。
5.根据权利要求2所述的一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:所述步骤D中同时用台阶仪测试以确定腐蚀的位置和时间。
6.根据权利要求2所述的一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:所述步骤F需重复执行3次。
7.根据权利要求2所述的一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:所述步骤G中，镀电极的材料结构为N1-Au-Ge-N1-Au。
8.根据权利要求2所述的一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:所述步骤H中，剥离操作持续20分钟。
9.根据权利要求2所述的一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的制作方法，其特征在于:所述步骤I中快速退火炉退火在N2的气氛下进行，快速退火温度为400°C，快速退火时间为90s。
【专利摘要】本发明公开了一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀液及器件制作方法；本发明的腐蚀液在20℃湿法腐蚀掉Si-InAs、Si-InAsSb、AlAs-AlSb合金的平均速度为27nm/s，腐蚀速度适当、腐蚀能力好的，避免干法刻蚀所涉及到的大型设备，有利于降低成本；本发明方法使用湿法腐蚀到下电极，不用干法刻蚀所涉及到的大型设备，有利于降低成本，提供了一种方便又容易实验的制作器件刻蚀流程，保证能够达到同样的红外探测器器件参数的同时，减低了对大型器材的依赖和损耗，完成了器件工艺的任务。本发明作为一种InAsSb/AlAsSb材料红外探测器件的腐蚀液及器件制作方法可广泛应用于半导体领域。
【IPC分类】H01L31-18, C23F1-16, C23F1-02
【公开号】CN104818484
【申请号】CN201510155546
【发明人】何苗, 杨旗, 郑树文, 宿世臣
【申请人】华南师范大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月2日