CN104032304A - 一种用于碲镉汞材料的腐蚀液及配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于碲镉汞材料的腐蚀液及配制方法，该腐蚀液由溴、氢溴酸和乙二醇三种溶液组成。先按比例将氢溴酸溶液倒入乙二醇溶液中，静置5～10分钟，再按比例将溴溶液倒入氢溴酸和乙二醇的混合溶液中，待颜色稳定后，得到碲镉汞材料腐蚀液。该腐蚀液不仅可用于碲镉汞材料的表面腐蚀还可用于台面腐蚀，解决了现有技术中存在的对氢溴酸纯度要求过高和对腐蚀环境温度范围要求过于严格的问题，实现了在室温下对碲镉汞材料的可控腐蚀。

Description

一种用于碲镉汞材料的腐蚀液及配制方法

技术领域

本发明涉及碲镉汞探测器芯片制造工艺技术，具体涉及一种用于碲镉汞材料的腐蚀液及配制方法。该腐蚀液不仅可用于碲镉汞材料的表面腐蚀还可用于台面腐蚀。

背景技术

碲镉汞探测器是用于获取物体红外信息，并同时进行信息处理的成像传感器，其在航空、航天、农业和海洋等多个领域都有广泛应用。碲镉汞探测器制造工艺的核心之一就是碲镉汞芯片制造工艺，包括镀膜、湿法腐蚀、干法刻蚀、抛光、切割、光刻等，其中碲镉汞材料的表面腐蚀及台面腐蚀是常见湿法腐蚀工艺，而常用的碲镉汞材料腐蚀液有溴甲醇溶液、溴乙醇溶液和溴氢溴酸溶液。

随着碲镉汞探测器的进一步发展，新一代碲镉汞探测器向着大面阵、高工作温度以及多波段方向发展，这就对碲镉汞材料的湿法腐蚀工艺提出了更高的要求。碲镉汞芯片制造工艺中常用光刻胶做掩膜制备台面，而溴甲醇和溴乙醇腐蚀液会溶解光刻胶，所以仅有溴氢溴酸溶液既可用作碲镉汞材料的表面腐蚀也可用作台面腐蚀。溴氢溴酸腐蚀液的反应机理是溶液中的溴离子与碲镉汞反应，生成的氧化物由氢溴酸溶解。但市场上可购买的氢溴酸溶液中氢溴酸体积百分比约为50％，含有大量的水，而这表明氢溴酸溶液中的氢溴酸和水体积比的变化，将显著影响溴氢溴酸对碲镉汞材料的腐蚀速率，因而对氢溴酸的纯度有较高要求。除此之外，溴氢溴酸腐蚀液对外界温度也非常敏感，例如体积百分比为1％的溴氢溴酸溶液在室温25摄氏度下对碲镉汞的腐蚀速率约为10μm/min，而在5摄氏度下其腐蚀速率降为3μm/min。因此使用溴氢溴酸腐蚀液必须保证氢溴酸的纯度以及严格控制腐蚀过程中的温度，这给碲镉汞材料湿法腐蚀工艺的控制带来了一定困难。所以，需要寻找一种腐蚀液，可以更好的用于碲镉汞材料的湿法腐蚀工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对碲镉汞材料的腐蚀液，解决了现有技术中存在的对氢溴酸纯度要求过高和对腐蚀环境温度范围要求过于严格的问题，实现在室温下对碲镉汞材料的可控腐蚀。

本发明腐蚀液由溴、氢溴酸和乙二醇三种溶液组成，其特征在于三种溶液的体积比的配比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1：(5～50)：(20～50)，其中溴为99.5％的分析纯溶液，氢溴酸为48.5％的分析纯溶液，乙二醇为99.6％的分析纯溶液。

本发明腐蚀液的配制步骤如下：

1)按比例将氢溴酸溶液倒入乙二醇溶液中，静置5～10分钟；

2)按比例将溴溶液倒入氢溴酸和乙二醇的混合溶液中，待颜色稳定后，得到碲镉汞材料腐蚀液。

本发明的优点在于先将氢溴酸溶液倒入乙二醇溶液中，发生如下化学反应CH₂OH-CH₂OH+2HBr→CH₂CH₂Br₂(aq)+2H₂O，生成的二溴乙烷(CH₂CH₂Br₂)限制了单质溴的化学活性，降低了溴与水发生反应的量。其次由于乙二醇溶液的粘滞系数大，降低了腐蚀液的腐蚀速率，减小了温度变化对反应的影响，从而实现了室温下对碲镉汞材料的可控腐蚀，并且该腐蚀液不仅可用于碲镉汞材料的表面腐蚀还可用于台面腐蚀。

附图说明

图1是：当腐蚀液中三种溶液的体积比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1:5:50时，碲镉汞材料腐蚀后剖面的扫描电镜图，腐蚀深度为2.34μm；

图2是：当腐蚀液中三种溶液的体积比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1:20:30时，碲镉汞材料腐蚀后剖面的扫描电镜图，腐蚀深度为3.33μm；

图3是：当腐蚀液中三种溶液的体积比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1:50:20时，碲镉汞材料腐蚀后剖面的扫描电镜图，腐蚀深度为4.59μm。

具体实施方式

实施实例1

1.将需要腐蚀的碲镉汞材料先后浸入MOS级的三氯乙烯、乙醚、丙酮、酒精中清洗10min，清洗干净后用氮气吹干；

2.KW-4匀胶机的转速设置为2000r/min，旋转时间设置为30s，在碲镉汞材料表面旋涂一层光刻胶，然后放入80摄氏度的烘箱中烘烤30min；

3.选用台面光刻版，采用MJB3光刻机光刻，曝光7s，显影10s，去离子水定影，放入80摄氏度的烘箱中烘烤30min；

4.配制碲镉汞材料腐蚀液，体积比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1:5:50。先按比例将氢溴酸溶液倒入乙二醇溶液中，静置10min，再按比例将溴溶液倒入氢溴酸和乙二醇的混合溶液中，待颜色稳定后。室温下，将碲镉汞材料放入聚四氟乙烯制成的花篮，并将花篮浸没于腐蚀液中，轻轻晃动，腐蚀120s后取出，用去离子水冲洗5次，氮气吹干；

5.将腐蚀后的碲镉汞材料浸入丙酮溶液30min，利用丙酮溶液去除光刻掩膜，再浸入酒精溶液10min，确保材料表面没有残留光刻胶，用氮气吹干，腐蚀深度如图1，2.34μm。

实施实例2

1.将需要腐蚀的碲镉汞材料先后浸入MOS级的三氯乙烯、乙醚、丙酮、酒精中清洗10min，清洗干净后用氮气吹干；

2.KW-4匀胶机的转速设置为2000r/min，旋转时间设置为30s，在碲镉汞材料表面旋涂一层光刻胶，然后放入80摄氏度的烘箱中烘烤30min；

3.选用台面光刻版，采用MJB3光刻机光刻，曝光7s，显影10s，去离子水定影，放入80摄氏度的烘箱中烘烤30min；

4.配制碲镉汞材料腐蚀液，体积比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1:20:30。先按比例将氢溴酸溶液倒入乙二醇溶液中，静置10min，再按比例将溴溶液倒入氢溴酸和乙二醇的混合溶液中，待颜色稳定后。室温下，将碲镉汞材料放入聚四氟乙烯制成的花篮，并将花篮浸没于腐蚀液中，轻轻晃动，腐蚀90s后取出，用去离子水冲洗5次，氮气吹干；

5.将腐蚀后的碲镉汞材料浸入丙酮溶液30min，利用丙酮溶液去除光刻掩膜，再浸入酒精溶液10min，确保材料表面没有残留光刻胶，用氮气吹干，腐蚀深度如图2，3.33μm。

实施实例3

1.将需要腐蚀的碲镉汞材料先后浸入MOS级的三氯乙烯、乙醚、丙酮、酒精中清洗10min，清洗干净后用氮气吹干；

2.KW-4匀胶机的转速设置为2000r/min，旋转时间设置为30s，在碲镉汞材料表面旋涂一层光刻胶，然后放入80摄氏度的烘箱中烘烤30min；

3.选用台面光刻版，采用MJB3光刻机光刻，曝光7s，显影10s，去离子水定影，放入80摄氏度的烘箱中烘烤30min；

4.配制碲镉汞材料腐蚀液，体积比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1:50:20。先按比例将氢溴酸溶液倒入乙二醇溶液中，静置10min，再按比例将溴溶液倒入氢溴酸和乙二醇的混合溶液中，待颜色稳定后。室温下，将碲镉汞材料放入聚四氟乙烯制成的花篮，并将花篮浸没于腐蚀液中，轻轻晃动，腐蚀30s后取出，用去离子水冲洗5次，氮气吹干；

5.将腐蚀后的碲镉汞材料浸入丙酮溶液30min，利用丙酮溶液去除光刻掩膜，再浸入酒精溶液10min，确保材料表面没有残留光刻胶，用氮气吹干，腐蚀深度如图3，4.59μm。

Claims (2)

1.一种用于碲镉汞材料的腐蚀液，它由溴、氢溴酸和乙二醇三种溶液组成，其特征在于，所述的三种溶液的体积比的配比为溴：氢溴酸：乙二醇＝1：(5～50)：(20～50)，其中溴为99.5％的分析纯溶液，氢溴酸为48.5％的分析纯溶液，乙二醇为99.6％的分析纯溶液。

2.一种如权利要求1所述的碲镉汞材料腐蚀液配制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按比例将氢溴酸溶液倒入乙二醇溶液中，静置5～10分钟；

2)按比例将溴溶液倒入氢溴酸和乙二醇的混合溶液中，待颜色稳定后，得到碲镉汞材料腐蚀液。