[发明专利]一种以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法

说明书

技术领域

本专利涉及一种薄膜附着力的定量测试方法，具体涉及一种以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法。

背景技术

当今大规模集成电路中的元器件和集成光电子产品早已不再是电阻、电感、电容、传感器等分立器件的简单焊接，取而代之的是金属薄膜和各类介质薄膜的互连集成，微型薄膜器件的集成，焦平面器件等等。集成度的提高以及器件微型化对器件的可靠性提出了极高的要求，这些器件应用的可靠性强烈的依赖于薄膜与薄膜之间以及薄膜与基底间的附着性能。

碲镉汞(HgCdTe，MCT)材料以其独特的优点在红外领域发挥着巨大的作用，其应用的特点和常用的低温工作环境要求碲镉汞探测器具有极高的可靠性，这对制备碲镉汞探测器的每一个工艺步骤提出严格要求。碲镉汞红外探测器芯片结构中常用的各类薄膜的附着性能是影响器件性能和可靠性的重要因素。常见金属薄膜与硅及硅氧化物间的附着性能已有很多研究报道，但由于三元系半导体化合物——碲镉汞材料的特殊性，在碲镉汞探测器薄膜附着力测试方面却没有深入的研究。在以往的碲镉汞探测器的制备工艺中，薄膜附着性的测试评价多采用手工剥离、目测的方法评价，而其结果表征只是用“好”、“较好”和“不好”来定性描述，缺乏定量化的评价手段。

探索一种适合碲镉汞基底的薄膜附着力定量测试方法，对薄膜附着性能进行量化的评价，从而通过优化薄膜制备工艺来改善器件上的薄膜附着性能，在碲镉汞探测器的薄膜制备工艺评价和器件薄膜可靠性方面都具有十分重要的实际意义和应用价值。

发明内容

本专利的目的是结合碲镉汞材料和碲镉汞探测器中常用薄膜的特点，在定制的一套电子式万能试验机上，找到了一种适合碲镉汞材料基底的薄膜附着力的定量测试方法，使其能适于以碲镉汞材料为基底的薄膜附着力测试的实际需要。

本专利提出的以碲镉汞为基底的薄膜附着力测试方法是在一台向上海殷驰机械有限公司定制的小型电子式万能试验机上进行的。上海殷驰机械有限公司根据我们提出的碲镉汞材料的特点和测试需要对其原有的YC-125A-D型电子式万能试验机进行了改进，使其能够适宜对碲镉汞基底上生长的薄膜进行附着力测试。这台碲镉汞基底专用的薄膜附着力测试仪主要由计算机控制端、控制器、伺服马达、传动机构、电限位器、传感器和机座等部分组成，如图1所示。

其中，为了适用于碲镉汞基底的薄膜附着力测试，其改进的部件有以下一些特点：①机台占用空间小，整个机台尺寸仅45cm×45cm×90cm；②结合万向节和夹具，可以施加不同方向的拉力；③配备了2个力学传感器，最大荷载分别为2Kg和5Kg，可以满足碲镉汞基底上不同材质的薄膜的附着力测试需求。

本专利以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法的流程图如图2所示，具体操作步骤如下：

(1)光刻图形：用光刻的方法在碲镉汞基底上的薄膜表面形成方格图形。在碲镉汞基底上光刻如图3所示的10行×10列的方格光刻版，每个方格的尺寸为100μm×100μm；

(2)形成方格：用常规刻蚀或浮胶的方法将光刻过的薄膜分割成若干方格；

(3)粘贴胶带：为了使操作更为方便，可先将需要测试的以碲镉汞为基底的薄膜样品固定在一试验基板(玻璃或不锈钢)上，然后将胶带粘在薄膜上，并施以一定的正压力；

(4)剥离薄膜：将粘贴在薄膜上的胶带剥开并对折，然后将胶带自由端和试验基板分别固定在万能试验机的夹持器和底座上；使拉起的胶带面与实验基板基本保持平行，角度不超过10°，试验机以160～500mm/min范围内的某一恒定的上升速度施加拉力将胶带从薄膜表面连续剥离直至离开样品边缘。

(5)计算百分比：在有效粘贴单元区域内，记录单元中有薄膜脱落发生的方格总数，将其除以有效粘贴区域内的方格总数，计算脱落百分比即得到该片以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量数据。

本专利具有以下的优点：

本专利建立了一套可用于碲镉汞材料基底的薄膜附着力的定量测试方法，该方法操作方便、数据直观，并具有成本低和非破坏性等优点，能对正式的碲镉汞样品进行在线检测。

附图说明

图1：用于以碲镉汞为基底的薄膜附着力测试仪的结构图。

图2：以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试流程图。

图3：100μm×100μm规格的碲镉汞基底的薄膜附着力测试用方格光刻单元版图，其中每个单元有10行×10列的100个方格，每个方格的尺寸为100μm×100μm，阴影部分为不透光的图形区。

图4：碲镉汞基底的薄膜附着力测试方法示意图。