[发明专利]一种碲镉汞材料低损伤混合型干法刻蚀方法

说明书

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种碲镉汞材料低损伤混合型干法刻蚀方法。该方法包括：在电感耦合等离子体ICP的工艺腔室中，在设定的第一工艺环境下，采用设定的射频功率，对碲镉汞材料进行刻蚀，得到接触孔；在ICP的工艺腔室中，在设定的第二工艺环境下，采用零射频，对接触孔处理预设时间。借助于本发明的技术方案，可以解决单步干法刻蚀工艺后P型接触孔反型严重问题，避免湿法腐蚀工艺在小尺寸接触孔上的各向异性差、钻蚀严重、腐蚀深度重复性差和均匀性不好等问题，有效的降低了刻蚀引入的表面损伤，同时又能实现较高的刻蚀速率和较好的刻蚀孔形貌。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种碲镉汞材料低损伤混合型干法刻蚀方法。

背景技术

红外焦平面探测技术具有光谱响应波段宽、可获得更多地面目标信息、能昼夜工作等显著优点，广泛应用于预警探测、情报侦察、毁伤效果评估以及农牧业、森林资源的调查、开发和管理、气象预报、地热分布、地震、火山活动，太空天文探测等军事和民事领域。

碲镉汞红外探测器芯片制备是红外探测技术的核心。制备芯片的工序主要有光刻、湿化学、离子注入、钝化、电极沉积以及干法刻蚀等半导体器件工艺。干法刻蚀工艺是碲镉汞焦平面探测器制备的关键工序之一，是在碲镉汞材料上形成碲镉汞芯片与外电路连接“通道”的主要手段，与传统湿法腐蚀相比，干法刻蚀有良好的选择性、均匀性、各向异性等优点。但是，P型碲镉汞材料是一种极易损伤的材料，Hg-Te键较弱致使碲镉汞材料的损伤阈值很小，在ICP干法刻蚀工艺制备P型接触孔的过程中，等离子体很容易在碲镉汞刻蚀区域的表面引起等离子体诱导损伤，汞空位P型碲镉汞材料经刻蚀后，会在表面形成N型反型层，直接产生一个反向PN结，反向PN结的出现严重可导致器件出现负开启现象，从而影响器件的光学和电学性能。图1为现有技术中碲镉汞器件反向寄生PN结电流电压特性示意图。

在抑制和消除损伤的方法上，除了要在刻蚀工艺中抑制损伤的产生，也可利用后处理技术来消除已经产生的损伤。湿法腐蚀和热处理工艺是常用的两种后处理技术，结合后处理技术的刻蚀工艺称为混合型刻蚀技术，但是，湿法腐蚀在小尺寸接触孔上存在各向异性差、钻蚀严重、腐蚀深度重复性差和均匀性不好等问题，热处理工艺会对器件本身性能产生一定的影响，因此，两种方法都存在一定的局限性，不能有效地应用在碲镉汞焦平面器件的制备过程中。因此，开发碲镉汞低损伤干法刻蚀技术对于碲镉汞焦平面器件具有极大的意义。

发明内容

本发明提供了一种碲镉汞材料低损伤混合型干法刻蚀方法，以降低刻蚀引入的表面损伤，得到较好的刻蚀孔形貌。

本发明提供的碲镉汞材料低损伤混合型干法刻蚀方法，包括以下步骤：

在电感耦合等离子体ICP的工艺腔室中，在设定的第一工艺环境下，采用设定的射频功率，对所述碲镉汞材料进行刻蚀，得到接触孔；

在所述ICP的工艺腔室中，在设定的第二工艺环境下，采用零射频，对所述接触孔处理预设时间。

本发明有益效果如下：

本发明实施例通过在同一电感耦合等离子体对刻蚀得到的接触孔进行处理，可以解决单步干法刻蚀工艺后P型接触孔反型严重问题，避免湿法腐蚀工艺在小尺寸接触孔上的各向异性差、钻蚀严重、腐蚀深度重复性差和均匀性不好等问题，有效的降低了刻蚀引入的表面损伤，同时又能实现较高的刻蚀速率和较好的刻蚀孔形貌。

附图说明

图1为现有技术中碲镉汞器件反向寄生PN结电流电压特性示意图；

图2是PN结的器件结构示意图；

图3是本发明方法实施例的碲镉汞材料低损伤混合型干法刻蚀方法的流程图；

图4是根据本发明方法实施例的碲镉汞材料低损伤混合型干法刻蚀方法得到的接触孔的SEM形貌图；

图5是P型孔的IV测试曲线示意图。