[发明专利]一种改善延伸波长铟镓砷探测器刻蚀损伤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外探测器，进一步来说，涉及短波红外铟镓砷探测器，尤其涉及改善延伸波长铟镓砷探测器刻蚀损伤的方法。

技术背景

众所周知，红外探测器(Infrared Detector)是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。铟镓砷由于在进室温下具有低暗电流、高探测率、良好的抗辐照等特性，铟镓砷红外探测器显示出巨大的应用价值，广泛应用于航空航天和军事等领域。在延伸波长铟镓砷短波红外探测器芯片的制备中，台面成型工艺是最为关键的工艺之一。因为台面成型工艺对芯片材料带来较大的晶格损伤，造成芯片性能的恶化。所以，对于延伸波长铟镓砷探测器而言，优化台面成型工艺技术对实现高性能、高可靠的探测器有着至关重要的作用。在延伸波长铟镓砷探测器的生产工艺中，台面成型工艺是最为关键的工艺之一，台面刻蚀的好坏直接影响器件的性能。因为刻蚀会在台面侧壁形成悬挂键，从而增加表面态密度，导致更多漏电通道，增大器件暗电流。另外，由于采用物理隔离形成台面，必然会对材料造成晶格损伤，增加表面非辐射复合中心密度，降低器件的性能。

中国专利数据库中涉及铟镓砷探测器的专利有：ZL022477632号《铟镓砷红外探测器》、ZL2006100342860号《双色铟镓砷红外探测器及其制备方法和应用》、ZL2012100197453号《一种平面型子像元结构铟镓砷红外探测器芯片》、ZL2016104071467号《一种铟镓砷短波红外探测器》、ZL2016205590902号《铟镓砷短波红外探测器》等。这些专利技术公开了一些红外铟镓砷探测器，然而目前尚无改善铟镓砷探测器刻蚀损伤的申请件。

发明内容

本发明旨在提供一种改善延伸波长铟镓砷探测器刻蚀损伤的方法，以解决刻蚀形成悬挂键的问题，增强后续钝化膜钝化效果，提高器件的性能。

发明人针对延伸波长铟镓砷探测器芯片制备工艺中存在的问题，提供的改善延伸波长铟镓砷探测器刻蚀损伤的方法，是一整套芯片制备中的刻蚀工艺；要点是:⑴淀积氮化硅刻蚀掩摸，⑵氮气环境中热处理，⑶台面图形转移，⑷刻蚀N槽，⑸台面成型，⑹去刻蚀损伤；具体工艺步骤如下：

⑴ 淀积氮化硅刻蚀掩摸:

采用等离子体增强化学气相淀积（PECVD）技术淀积厚度600±20nm的氮化硅刻蚀掩摸；

⑵ 氮气环境中热处理

将淀积完氮化硅刻蚀掩摸1的样品放入快速热退火炉中，保持3～7L/min的氮气流量，在启动加热之前，对退火炉充氮气，然后在充足的氮气环境下加热进行热处理；

⑶ 台面图形转移

将热处理完的样品进行光刻，光刻胶采用AZ1500,光刻结束后采用ICP刻蚀机刻蚀外延片上生长的氮化硅刻蚀掩摸，完成图形转移;

⑷ 刻蚀N槽

对完成图形转移的样品进行N槽刻蚀，采用ICP刻蚀机进行刻蚀，刻蚀完成后依次采用三氯乙烯、丙酮、MOS级酒精进行清洗；

⑸ 台面成型

采用ICP刻蚀机进行台面的刻蚀

⑹ 去刻蚀损伤

损伤层采用湿法腐蚀，腐蚀液采用磷酸与双氧水、去离子水配成的溶液，在室温条件下，腐蚀时间为5～10s; 之后进行P电极和N电极生长，以及氮化硅钝化生长，得到成品。

上述第⑴步中，所述淀积氮化硅刻蚀掩摸的衬底温度为330℃±10℃，射频（RF）功率为40±5W。

上述第⑵步中，所述热处理的方法为：将淀积有氮化硅刻蚀掩摸的样品放入快速热退火炉中，保持3～7L/min的氮气流量，在启动加热之前，预先对退火炉冲氮气20～80s，然后在氮气环境中加热进行热处理；热处理条件为：温度420℃±5℃，时间为55～70s。

上述第⑷步中，所述N槽的刻蚀条件为：ICP功率350W，射频（RF）功率130W，刻蚀气体流量为氯气（Cl₂）10mL/min、氮气（N₂）60 mL/min，工作气压4*10^-3*133.3Pa（4mTorr），温度170℃，刻蚀时间310s～330s；