一种大面积碲锌镉(211)B材料表面抛光方法技术

本发明专利技术公开了一种大面积碲锌镉(211)B材料表面抛光方法，碲锌镉(211)B衬底用于分子束外延碲镉汞薄膜材料，碲锌镉(211)B衬底面积为40

【技术实现步骤摘要】
一种大面积碲锌镉(211)B材料表面抛光方法


[0001]本专利技术涉及一种单晶材料的抛光方法，具体涉及一种大面积碲锌镉(211)B材料表面抛光方法，属于光电材料


技术介绍

[0002]由于碲镉汞材料具有高量子效率的优势，碲镉汞红外焦平面探测器成为武器装备中光电系统的关键核心部件。随着应用环境复杂度日愈增大，识别复杂场景需要双色/多色探测。分子束外延技术是生长大面阵、高均匀性及双色/多色碲镉汞材料的主流技术。由于分子束外延是在衬底上进行碲镉汞沉积，因此衬底的质量是影响碲镉汞薄膜质量的关键因素。碲锌镉衬底可以通过调节组分实现与碲镉汞晶格完美匹配，因此在高性能、低暗电流探测器制备方面，尤其是长波探测器，碲锌镉仍是首选衬底材料，是高性能红外焦平面探测器研制和生产的基础。
[0003]为满足第三代碲镉汞红外焦平面器件的发展需要，提高衬底材料表面加工水平是碲锌镉衬底材料发展的重要方向。目前国内外普遍采用硅溶胶为抛光液的化学机械抛光技术作为碲锌镉晶体的精密抛光，但对于大面积晶体，存在抛光过程中抛光均匀性和一致性难以控制、表面粗糙度难以达到外延要求的技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题主要克服上述现有技术的不足，提供一种大面积碲锌镉(211)B材料表面精密抛光方法。
[0005]首先，针对大面积晶体抛光过程中抛光均匀性和一致性难以控制、表面粗糙度难以达到外延要求的技术难题，本专利技术通过在抛光液中加入一定浓度的增润剂及抛光前处理抛光垫来降低衬底表面抛光粗糙度。<br/>[0006]其次，针对主要抛光参数(如氧化剂浓度、抛光压力、抛光盘转速、抛光时间)进行多因素实验方案的设计及优化，确定最优抛光参数，保证了抛光均匀性和一致性，实现对大面积CZT晶体表面的精密加工。
[0007]本专利技术技术方案为：
[0008]一种大面积碲锌镉(211)B材料的抛光方法，所述方法步骤如下，
[0009](1)配制抛光液
[0010]取一定量硅溶胶抛光液，过滤抛光液，用简单比较法(一个因素水平取多值，其它因素水平取固定值的方法)确定抛光液中增润剂浓度，浓度约为5％～20％。在搅拌条件下，加入一定量的增润剂，之后少量多次加入过氧化氢，过氧化氢浓度约为1％～10％，再次过滤抛光液，此抛光液待用。
[0011](2)处理抛光垫
[0012]用去离子水浸泡抛光垫4h，之后用玻璃夹具打磨抛光垫3h。
[0013](3)抛光参数的确定和优化
[0014]通过多因素实验方案的设计及优化确定较优抛光参数。针对主要抛光参数(氧化剂浓度、抛光压力、抛光盘转速、抛光时间)，用简单比较法(一个因素水平取多值，其它因素水平取固定值的方法)确定参数的大致范围，结果为：抛光压力：70～120g/cm2，抛光盘转速：40～100rpm，抛光时间：50～120min。每个因素选取3个水平，根据选取的因素数和水平数，可以按照正交表L9(34)的因素和水平排列组合，实施9组实验，每组实验抛光参数值在上述范围内。
[0015](4)抛光并清洗
[0016]按照所确定的抛光参数进行抛光。抛光结束后，清洗晶片，清洗液为HF水溶液，HF浓度为1％～5％，处理时间5min，之后用去离子水冲洗10～20min。
[0017](5)考察晶体抛光表面质量
[0018]考察粗糙度(Rms)和平整度(PV)两个指标；
[0019]利用轮廓涉仪测试晶片表面417
×
417μm2范围粗糙度，利用激光干涉仪测试晶片表面40
×
40mm2～50
×
50mm2范围平整度；
[0020]对测试得到的所述粗糙度和平整度分别进行单指标分析，通过实验结果来确定因素的主次顺序，即分别计算任一因素任一水平三组实验结果的粗糙度值之和(K
i
‑
Rms
)及平整度值之和(K
i
‑
PV
)，计算任一因素三水平K
i
‑
Rms
及K
i
‑
PV
的极差值，极差R＝K
i
‑
Rms
‑
max
‑
K
i
‑
Rms
‑
min
或R＝K
i
‑
PV
‑
max
‑
K
i
‑
PV
‑
min
，得到最大值和最小值的极差，极差最大的因素是影响考察指标的主要因素，其中：K
i
‑
Rms
‑
max
和K
i
‑
Rms
‑
min
分别代表任一水平三组实验的粗糙度值之和的最大值和最小值，K
i
‑
PV
‑
max
和K
i
‑
PV
‑
min
分别代表任一水平三组实验的平整度值之和的最大值和最小值，i＝1、2或3。
[0021]根据实验结果，对于衬底表面粗糙度指标和平整度指标，得到不同的各因素的主次顺序，由此可以得到二个较优抛光方案。通过分析抛光参数
‑
考察指标趋势图，即图中横坐标为因素水平，纵坐标为考察指标的平均值，并结合各因素影响考察指标的影响程度，调整因素水平组合，得出优化抛光方案，并验证此方案。
[0022]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术通过在抛光液中加入增稠剂及抛光前处理抛光垫表面来改善衬底表面抛光粗糙度，并通过多因素实验方案的设计及优化，实现精密抛光过程的控制和优化，保证了抛光均匀性和一致性，实现对大面积CZT晶体表面的精密加工。该技术方案提供了一种建立多因素精密抛光的工艺方法，实现了大面积、高平整度、低粗糙度的碲锌镉表面处理的具体工艺操作，解决了大面积CZT晶体抛光过程中加工精度难以保证、衬底抛光表面粗糙度难以达到外延要求的技术难题。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1的流程图。
[0025]图2为抛光参数
‑
考察指标趋势图，其中：(a)浓度
‑
粗糙度趋势图，(b)浓度
‑
平整度趋势图，(c)压力
‑
粗糙度趋势图，(d)压力
‑
平整度趋势图，(e)转速
‑
粗糙度趋势图(f)转速
‑
平整度趋势图，(g)时间
‑
粗糙度趋势图，(h)时间
‑
平整度趋势图。
[0026]图3、图4分别为轮廓涉仪测试实施例中验证优选方案二个碲锌镉(211)B衬底抛光表面417
×
417μm2范围粗糙度图片。
[0027]图5、图6分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大面积碲锌镉(211)B材料表面抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：S1配制抛光液取一定量硅溶胶抛光液并过滤，在搅拌条件下，加入一定量的增润剂，之后少量多次加入一定量的过氧化氢，再次过滤，得到抛光液；S2处理抛光垫用去离子水和玻璃夹具处理抛光垫；S3确定和优化抛光参数所述抛光参数包括氧化剂浓度、抛光压力、抛光盘转速和抛光时间；选取氧化剂浓度、抛光压力、抛光盘转速和抛光时间共4个因素，每一因素选取3个水平，实施多组实验；S4抛光并清洗按照所确定的抛光参数进行抛光；抛光结束后，清洗晶片；S5考察衬底表面抛光质量利用轮廓涉仪测试粗糙度，利用激光干涉仪测试平整度；对测试得到的所述粗糙度和平整度分别进行单指标分析，通过实验结果来确定因素的主次顺序，即分别计算任一因素任一水平三组实验的粗糙度值之和K
i
‑
Rms
及平整度值之和K
i
‑
PV
，计算任一因素三水平K
i
‑
Ra
及K
i
‑
PV
的极差值，极差R＝K
i
‑
Rms
‑
max
‑
K
i
‑
Rms
‑
min
或R＝K
i
‑
PV
‑
max
‑
K
i
‑
PV
‑
min
，得到最大值和最小值的极差，极差最大的因素是影响考察指标的主要因素，其中：K
i
‑
Rms
‑
max
和K
i
‑
Rms
‑
min
分别代表任一水平三组实验的粗糙度值之和的最大值和最小值，K
i
‑
PV
‑
max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静宇，宋林伟，孔金丞，万春山，王正凯，袁绶章，姜军，木迎春，彭振仙，邓声玉，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：