一种碲化镉钝化膜的热处理方法技术

本发明专利技术涉及制冷红外探测器领域，提供一种碲化镉钝化膜的热处理方法，步骤包括：S1、对碲锌镉衬底依次进行减薄、抛光以及清洗后，采用液相外延生长工艺在碲锌镉衬底表面进行液相外延以生长碲镉汞薄膜，并进行第一次热处理将碲镉汞薄膜的载流子浓度控制第一浓度，即得碲镉汞外延材料；S2、在碲镉汞外延材料表面磁控溅射生长碲化镉钝化膜；S3、在惰性气体或还原性气体氛围下，对生长有碲化镉钝化膜的碲镉汞外延材料进行第二次热处理修复碲化镉钝化膜损伤后，再进行第三次热处理将载流子浓度恢复至第一浓度；本发明专利技术通过高温热处理以及低温热处理的分步退火，既修复了碲化镉钝化膜溅射损伤，又恢复了载流子浓度，且本申请的热处理方法简单。法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种碲化镉钝化膜的热处理方法


[0001]本专利技术涉及制冷红外探测器领域，尤其涉及一种碲化镉钝化膜的热处理方法。

技术介绍

[0002]未经处理的碲镉汞表面容易产生大量的悬挂键及氧化层，需要及时进行表面钝化以此消除表面悬挂键进而保护碲镉汞表面。碲化镉钝化膜具有与碲镉汞材料晶格常数匹配、禁带宽度宽、可抑制表面漏电等优点，是碲镉汞表面钝化的较优选择。
[0003]碲化镉钝化膜可通过热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、热壁外延、分子束外延(MBE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)和电化学沉积等方式实现。现有技术大部分通过热蒸发实现碲化镉的钝化生长，也有很多通过MBE进行钝化的先例，但由于MBE设备昂贵、维护困难等特点不适合批量生产。通过提高磁控溅射的功率理论上可使钝化层相对热蒸发镀膜有更好的致密性，但较高功率(100W以上)溅射镀膜会带来碲镉汞表面损伤，容易导致材料界面反型，严重影响红外器件性能。
[0004]由于碲镉汞光伏型探测器的光敏元是光电二极管，即由N型和P型两种导电性质的碲镉汞材料集成后构成的pn结器件，材料的电学性能直接影响探测器的性能，材料的电学性能一般指载流子浓度和载流子迁移率，是通常情况下材料常规检测的指标。现有技术中的热处理工艺往往致力于实现碲化镉钝化层与碲镉汞之间的互扩散，极少兼顾碲镉汞材料载流子浓度的调控，若只进行低温200℃以下的热处理(如150℃热处理24h)，虽然可以保持材料的载流子浓度无明显上升，但溅射镀膜的损伤无法得到修复。单独的高温热处理(如300℃热处理4h)或不加汞源的高低温热处理(如300℃4h+200℃24h)，虽然可实现镀膜损伤的修复，但高温热处理时碲镉汞材料的载流子浓度会大幅升高，不加汞源的低温热处理也无法实现载流子浓度的恢复，高浓度的汞空位伴随大量的深能级缺陷，会导致材料少子寿命的减小，而在pn结中一般只有少数载流子有可能穿越耗尽区形成光电流或暗电流，因此载流子浓度的调控尤为重要。
[0005]因此，亟需一种能兼顾镀膜损伤修复及载流子浓度的调控的碲化镉钝化膜的热处理方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种碲化镉钝化膜的热处理方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0008]提供一种碲化镉钝化膜的热处理方法，步骤包括：
[0009]S1、对碲锌镉衬底依次进行减薄、抛光以及清洗后，采用液相外延生长工艺在所述碲锌镉衬底表面进行液相外延以生长碲镉汞薄膜，并进行第一次热处理将所述碲镉汞薄膜的载流子浓度控制第一浓度，即得碲镉汞外延材料；
[0010]S2、在所述碲镉汞外延材料表面磁控溅射生长碲化镉钝化膜；
[0011]S3、在惰性气体或还原性气体氛围下，对生长有所述碲化镉钝化膜的所述碲镉汞
外延材料进行第二次热处理修复所述碲化镉钝化膜损伤后，再进行第三次热处理将所述载流子浓度恢复至所述第一浓度。
[0012]优选地，所述第一次热处理的温度为200℃
‑
230℃。
[0013]优选地，所述第一次热处理包括：添加40g
‑
50g碲化汞粉末提供汞压。
[0014]优选地，所述碲镉汞薄膜的厚度大于7μm。
[0015]优选地，所述磁控溅射的功率为100W
‑
200W。
[0016]优选地，所述气体为氢气。
[0017]优选地，所述第二次热处理的温度大于250℃；所述第二次热处理的时间为2h
‑
6h。
[0018]优选地，所述第三次热处理的温度为200℃
‑
230℃；所述第三次热处理的时间为24h
‑
48h。
[0019]优选地，所述第三次热处理包括：添加40g
‑
50g碲化汞粉末提供汞压。
[0020]优选地，所述第一浓度为1
‑
5E+15cm
‑3。
[0021]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0022]本专利技术通过高温热处理以及低温热处理的分步退火，既修复了碲化镉钝化膜溅射损伤，又恢复了载流子浓度，且本申请的热处理方法简单，无需额外添加助剂，仅需调整温度及热处理时间即可。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0026]实施例
[0027]本实施例提供一种碲化镉钝化膜的热处理方法，步骤包括：
[0028]S1、对碲锌镉衬底依次进行减薄、抛光以及清洗后，采用液相外延生长工艺在所述碲锌镉衬底表面进行液相外延以生长碲镉汞薄膜，并进行第一次热处理将所述碲镉汞薄膜的载流子浓度控制第一浓度，即得碲镉汞外延材料；所述第一次热处理的温度为200℃，所述第一次热处理包括：添加40g
‑
50g碲化汞粉末提供汞压；所述第一浓度为1
‑
5E+15cm
‑3；所述碲镉汞薄膜的厚度大于7μm；
[0029]S2、在所述碲镉汞外延材料表面磁控溅射生长碲镉钝化膜；所述磁控溅射的功率为100W；
[0030]S3、在氢气氛围下，对生长有所述碲化镉钝化膜的所述碲镉汞外延材料进行第二次热处理修复所述碲化镉钝化膜损伤后，再进行第三次热处理将所述载流子浓度恢复至所述第一浓度；所述第二次热处理的温度为300℃；所述第二次热处理的时间为4h；所述第三次热处理的温度为200℃；所述第三次热处理的时间为24h，所述第三次热处理包括：添加40g
‑
50g碲化汞粉末提供汞压。
[0031]对比例1
[0032]本实施例提供另一种碲化镉钝化膜的热处理方法，步骤包括：在碲锌镉衬底上生长碲镉汞薄膜，并进行第一次热处理将所述碲镉汞薄膜的载流子浓度控制在1
‑
5E+15cm
‑3，即得碲镉汞外延材料；第一次热处理的温度为200℃，第一次热处理时添加40g
‑
50g碲化汞粉末提供汞压；接着在碲镉汞外延材料表面磁控溅射生长碲化镉钝化膜，所述磁控溅射的功率为100W；在氢气氛围下，对生长有碲化镉钝化膜的碲镉汞外延材料进行第二次热处理，第二次热处理为200℃处理24h。
[0033]对比例2
[0034]本实施例提供另一种碲化镉钝化膜的热处理方法，步骤包括：在碲锌镉衬底上生长碲镉汞薄膜，并进行第一次热处理将所述碲镉汞薄膜的载流子浓度控制在1
‑
5E+15cm
‑3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碲化镉钝化膜的热处理方法，其特征在于，步骤包括：S1、对碲锌镉衬底依次进行减薄、抛光以及清洗后，采用液相外延生长工艺在所述碲锌镉衬底表面进行液相外延以生长碲镉汞薄膜，并进行第一次热处理将所述碲镉汞薄膜的载流子浓度控制在第一浓度，即得碲镉汞外延材料；S2、在所述碲镉汞外延材料表面磁控溅射生长碲化镉钝化膜；S3、在惰性气体或还原性气体氛围下，对生长有所述碲化镉钝化膜的所述碲镉汞外延材料进行第二次热处理修复所述碲化镉钝化膜损伤后，再进行第三次热处理将所述载流子浓度恢复至所述第一浓度。2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度为200℃
‑
230℃。3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述第一次热处理包括：添加40g
‑
50g碲化汞粉末提供汞压。4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述碲镉汞薄膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国杰，张国锋，彭成盼，谭必松，杜宇，毛剑宏，
申请(专利权)人：浙江珏芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：