[发明专利]一种探测碲镉汞芯片PN结有效结深的方法

说明书

本发明提供一种探测碲镉汞芯片PN结有效结深的方法，属于半导体技术领域，包括：选取经过离子注入退火成结工艺形成并且已经钝化后的碲镉汞芯片；将碲镉汞芯片离子注入区分成多个区域，去除各区域内的钝化层及钝化层下方的部分离子注入区，形成按预设深度梯度排列的多个接触孔；在各接触孔上生长金属电极；测量不同腐蚀深度下各金属电极的电压电流曲线；当电压电流曲线由肖特基曲线转为线性时，判定对应的PN结结深为所述碲镉汞芯片的有效结深。本发明与碲镉汞原有的芯片制造工艺相同，可以应用于碲镉汞红外探测器的工艺生产过程中，实时监控离子注入后碲镉汞的有效结深。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种探测碲镉汞芯片PN结有效结深的方法。

背景技术

红外焦平面探测器发展至今，碲镉汞在红外探测器技术领域一直处于主流地位，碲镉汞红外探测器覆盖了从短波到甚长波的整个红外波段，各个波段都展现出了较好的性能。

在碲镉汞红外探测器的制造工艺中，离子注入技术被广泛用于PN结成型。PN结成型是红外探测器芯片制备工艺中的关键一步，离子注入后的PN结深对后续刻蚀接触孔深和背减薄工艺起着重要的指导作用，PN结的结深直接影响探测器的量子效率、探测率、响应率等核心性能。

然而，因为碲镉汞材料的特殊性，碲镉汞离子注入工艺主要依靠损伤成结，碲镉汞损伤层往往比注入层更深。因此与硅这一类材料不同，依靠传统的二次离子质谱仪分析只能得到注入层深度，无法得到碲镉汞PN结的有效结深。

专利CN110676188A通过将形成了PN结结构的锑化铟材料浸入腐蚀剂中腐蚀形成腐蚀坡，根据所述腐蚀坡表面颜色的分界，测量腐蚀坡的第一宽度和腐蚀坡坡顶颜色分区的第二宽度，后续利用台阶仪测量所述腐蚀坡的高度求得PN结深；但是此发明只能得到注入层深度，无法用于碲镉汞离子注入后损伤层深度的表征。

专利CN110011617A采用剥层法，用氢氟酸溶液将氧化层去除，四探针测量电阻率，重复氧化层生成-测量膜厚-腐蚀氧化层-测量电阻率步骤，直到电阻率等于基片电阻。但是该方法很难用于碲镉汞材料，因为碲镉汞材料的n型与p型电阻率相差并不大，而且这种测量方式得到的电压电流曲线易受到基区影响，此方法不完全适用碲镉汞离子注入结深的测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何更便捷地探测碲镉汞芯片PN结有效结深。本发明提供一种探测碲镉汞芯片PN结有效结深的方法，包括：

选取经过离子注入退火成结工艺形成并且已经钝化后的碲镉汞芯片，此时，碲镉汞芯片的PN结已形成；

将所述碲镉汞芯片离子注入区分成多个区域，去除各区域内所述的钝化层及钝化层下方的部分离子注入区，并形成按预设深度梯度排列的多个接触孔；

在各所述接触孔上生长金属电极；

测量不同腐蚀深度下各所述金属电极的电压电流曲线；

当电压电流曲线由肖特基曲线转为线性时，判定对应的PN结结深为所述碲镉汞芯片的有效结深。

根据本发明的实施例，形成所设深度梯度排列的多个所述接触孔的深度范围为：1μm-4μm。

根据本发明的实施例，相邻所述接触孔间的深度差值为0.1μm-0.3μm。

根据本发明的实施例，采用湿法腐蚀液去除所述接触孔对应位置的钝化层。

根据本发明的实施例，湿法腐蚀液为盐酸或磷酸。

根据本发明的实施例，金属电极的生成采用如下方法之一：离子束沉积法、磁控溅射法及热蒸发法。

根据本发明的实施例，金属电极为采用如下材质之一：Cr、Au和Pt。