法，在碲镉汞外延材料芯片表面进行蒸发沉积、光刻和正负倾角蒸发沉积，制备工艺流程如附图2所示。首先在进行退火处理和表面腐蚀处理后的碲镉汞外延材料芯片表面热蒸发沉积?60nm厚的碲化镉注入阻挡层，将芯片清洗干净，在芯片表面旋转涂覆一层厚度2?3微米厚的正性光致抗蚀剂，用光刻版对芯片进行紫外光曝光，经过显影和定影后，获得光致抗蚀剂注入掩膜。
[0026]将已经制备好掩膜图形的芯片装载在高真空热蒸发设备的样品台上，首先以0°倾角旋转样品台，沉积?20nm厚的硫化锌薄膜；再以45°倾角旋转样品台，沉积?20nm厚的硫化锌薄膜；最后以-45°倾角旋转样品台，沉积?20nm厚的硫化锌薄膜；最终获得厚度为?60nm的硫化锌牺牲介质膜，获得具有三明治结构的复合掩膜。
[0027]对制备有该注入掩膜的碲镉汞芯片以300KeV的能量注入As+离子。对注入后的芯片进行显微镜镜检，掩膜完好，未发生掩膜变性和皲裂现象，如附图3(5)所示。采用本发明所述的掩膜去除方法，在离子注入后的碲镉汞芯片表面进行湿法腐蚀、紫外曝光和显影，掩膜去除工艺流程如附图2所示。将离子注入后的芯片用去离子水清洗干净，并用氮气吹干，然后浸入盐酸腐蚀液中腐蚀3?4秒，直至牺牲介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净，并用氮气吹干。
[0028]用紫外线光刻机对芯片无掩膜曝光90?120秒，然后用显影液浸泡2?3分钟，去除光致抗蚀剂掩膜层，再用去离子水漂洗干净。将芯片浸入浓磷酸、过氧化氢的水溶液中，腐蚀4?5秒，直至碲化镉阻挡层介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净。对芯片表面进行显微镜镜检，无掩膜残留，如附图3(6)所示。
[0029]实施例2:
[0030]采用本发明中所述的掩膜制备方法，在碲镉汞外延材料芯片表面进行蒸发沉积、光刻和正负倾角溅射沉积，制备工艺流程如附图2所示。首先在进行退火处理和表面腐蚀处理后的碲镉汞外延材料芯片表面热蒸发沉积?20nm厚的碲化镉注入阻挡层，将芯片清洗干净，在芯片表面旋转涂覆一层厚度2?3微米厚的正性光致抗蚀剂，用光刻版对芯片进行紫外光曝光，经过显影和定影后，获得光致抗蚀剂注入掩膜。
[0031]将已经制备掩膜图形的芯片装载在磁控溅射设备的样品台上，首先以0°倾角旋转样品台，派射?1nm厚的二氧化娃薄膜；再以45°倾角旋转样品台，派射?5nm厚的二氧化硅薄膜；最后以-45°倾角旋转样品台，溅射?5nm厚的二氧化硅薄膜；最终获得厚度为?20nm的二氧化硅牺牲介质膜，获得具有三明治结构的复合掩膜。
[0032]对制备有该注入掩膜的碲镉汞芯片以300KeV的能量注入As+离子。对注入后的芯片进行显微镜镜检，掩膜完好，未发生掩膜变性和皲裂现象。采用本发明所述的掩膜去除方法，在离子注入后的碲镉汞芯片表面进行湿法腐蚀、紫外曝光和显影，掩膜去除工艺流程如附图2所示。将离子注入后的芯片用去离子水清洗干净，并用氮气吹干，然后浸入HF缓冲腐蚀液中腐蚀6?8秒，直至牺牲介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净。
[0033]用紫外线光刻机对芯片无掩膜曝光90?120秒，然后用显影液浸泡2?3分钟，去除光致抗蚀剂掩膜层，再用去离子水漂洗干净。将芯片浸入浓磷酸、过氧化氢的水溶液中，腐蚀4?5秒，直至碲化镉阻挡层介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净。对芯片表面进行显微镜镜检，无掩膜残留。
[0034]实施例3:
[0035]采用本发明中所述的掩膜制备方法，在碲镉汞外延材料芯片表面进行蒸发沉积、光刻和正负倾角蒸发沉积，制备工艺流程如附图2所示。首先在进行退火处理和表面腐蚀处理后的碲镉汞外延材料芯片表面热蒸发沉积?200nm厚的碲化镉注入阻挡层，将芯片清洗干净，在芯片表面旋转涂覆一层厚度2?3微米厚的正性光致抗蚀剂，用光刻版对芯片进行紫外光曝光，经过显影和定影后，获得光致抗蚀剂注入掩膜。
[0036]将已经制备好掩膜图形的芯片装载在高真空热蒸发设备的样品台上，首先以0°倾角旋转样品台，沉积?80nm厚的硫化锌薄膜；再以45°倾角旋转样品台，沉积?60nm厚的硫化锌薄膜；最后以-45°倾角旋转样品台，沉积?60nm厚的硫化锌薄膜；最终获得厚度为?200nm的硫化锌牺牲介质膜，获得具有三明治结构的复合掩膜。
[0037]对制备有该注入掩膜的碲镉汞芯片以300KeV的能量注入As+离子。对注入后的芯片进行显微镜镜检，掩膜完好，未发生掩膜变性和皲裂现象。采用本发明所述的掩膜去除方法，在离子注入后的碲镉汞芯片表面进行湿法腐蚀、紫外曝光和显影，掩膜去除工艺流程如附图2所示。将离子注入后的芯片用去离子水清洗干净，并用氮气吹干，然后浸入盐酸腐蚀液中腐蚀5?7秒，直至牺牲介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净。
[0038]用紫外线光刻机对芯片无掩膜曝光90?120秒，然后用显影液浸泡2?3分钟，去除光致抗蚀剂掩膜层，再用去离子水漂洗干净。将芯片浸入浓磷酸、过氧化氢的水溶液中，腐蚀4?5秒，直至碲化镉阻挡层介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净。对芯片表面进行显微镜镜检，无掩膜残留。
[0039]图3(1)和3(2)是采用光致抗蚀剂掩膜直接进行离子注入后芯片表面的显微照片，从图中可以发现注入后的光致抗蚀剂掩膜发生严重变性和皲裂。后续工艺中掩膜去除困难，器件电学测试也表明掩膜皲裂处的探测器像元发生了串连，器件工艺失败。
[0040]图3 (3)和3 (4)是采用0°倾角沉积牺牲介质膜的三明治结构复合掩膜碲镉汞芯片经离子注入后，注入阻挡层去除前后的显微照片，从图中可见注入区边缘有明显的掩膜残留，且无法去除干净。
【主权项】
1.一种用于碲镉汞高能离子注入的复合掩膜的去除方法，所述的复合掩膜的底层为注入阻挡层(I)，中部为具有掩膜图形的光致抗蚀剂掩膜层(2)，上层为牺牲介质层(3);其特征在于:复合掩膜的去除方法包括以下步骤: 1)将离子注入后的芯片用去离子水清洗干净，然后浸入牺牲介质层(3)腐蚀液中腐蚀，直至牺牲介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净； 2)用紫外线光刻机对芯片无掩膜曝光60?120秒，然后用显影液浸泡I?3分钟，去除光致抗蚀剂掩膜层(2)，再用去离子水漂洗干净； 3)将芯片浸入注入阻挡层(I)腐蚀液中腐蚀，直至注入阻挡层介质膜去除干净，用去离子水漂洗干净。
【专利摘要】本发明公开了一种用于高能离子注入的复合掩膜的去除方法。本发明中的掩膜为一种具有三层结构的复合光致抗蚀剂掩膜，该掩膜将光致抗蚀剂掩膜图形制作在注入阻挡层介质膜与表层牺牲介质膜之间，用作高能离子注入掩膜。去除复合掩膜的两种介质膜刻蚀剂不同，去除掩膜时，依次去除牺牲介质膜、光致抗蚀剂掩膜及阻挡层介质膜。本发明的复合掩膜可避免光致抗蚀剂掩膜在高能离子轰击下的皲裂变性问题，且掩膜去除无残留，保证芯片表面洁净度，提高器件性能。
【IPC分类】G03F7-20, G03F7-42, H01L21-265, H01L21-02
【公开号】CN104616974
【申请号】CN201510029323
【发明人】施长治, 林春
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月21日