CN104498956A - 一种用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液。其包括原料、稀释剂、缓冲剂和氧化剂，其中所述原料包括双氧水，所述稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物、甲醇或者去离子水，所述缓冲剂包括乙二醇，所述氧化剂包括氨根离子化合物，并且所述腐蚀液的PH值为9-12。采用这种腐蚀液对碲锌镉材料进行化学抛光后，碲锌镉晶片的表面粗糙度Ra可达0.3nm以下，并且晶片表面光亮洁净无粘污。
Description
技术领域
本发明涉及化学腐蚀液技术领域，尤其涉及一种用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液。
背景技术
红外焦平面探测技术具有光谱响应波段宽、可获得更多地面目标信息、能昼夜工作等显著优点，广泛应用于预警探测、情报侦察、毁伤效果评估以及农牧业、森林资源的调查、开发和管理，气象预报，地热分布、地震、火山活动，太空天文探测等军事和民事领域。
碲镉汞薄膜材料是高性能红外焦平面探测器的核心材料，而碲锌镉是与碲镉汞的晶格结构匹配最好的一种衬底材料。衬底表面的缺陷、机械损伤和表面粗糙度可以延伸至外延层，影响外延层的结晶完整性，进而导致探测器组件的盲元和暗电流的增加。因此，提升碲锌镉衬底表面的质量对于提升探测器的性能具有十分重要的意义。
化学抛光是一种化学腐蚀的抛光方法，在抛光过程中，化学腐蚀的作用占据了主导地位，机械磨削作用微乎其微，可以忽略不计。抛光时，碲锌镉晶片与抛光盘之间布满了不含研磨剂的纯化学试剂，纯化学试剂直接与碲锌镉晶片表面发生化学反应生成相对容易去除的氧化层，该氧化层通过碲锌镉晶片与抛光垫的相对运动被去除。化学抛光工艺是整个碲锌镉晶片表面加工过程中的最后一步，对于能否获得高质量的碲锌镉晶片表面起着至关重要的作用。
目前，碲锌镉晶片的化学抛光工艺中大都采用溴甲醇作为腐蚀液，然而采用溴甲醇化学抛光工艺加工后的碲锌镉晶片表面橘皮较重，晶片表面粗糙度也较大。同时经过溴甲醇腐蚀后的晶片表面有一定量的悬挂键或畸变，晶片表面吸附能较高，极易吸附周围环境中的分子或原子，因此抛光后的碲锌镉晶片表面极易产生亮点。因此，需要一种用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液。采用这种腐蚀液对碲锌镉晶片进行化学抛光后，碲锌镉晶片的表面粗糙度Ra可达0.3nm以下，并且晶片表面光亮洁净无粘污。
本发明采用的技术方案是：
一种用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液，其包括原料、稀释剂、缓冲剂和氧化剂，其中所述原料包括双氧水，所述稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物、甲醇或者去离子水，所述缓冲剂包括乙二醇，所述氧化剂包括氨根离子化合物，并且所述腐蚀液的PH值为9-12。
优选地，所述原料、所述稀释剂以及所述缓冲剂混合后形成PH值待调溶液，其中，所述原料：所述稀释剂：所述缓冲剂的体积比例为4：2：1。
优选地，所述PH值待调溶液的每一升加入所述氧化剂的体积为5ml-50ml。
优选地，所述稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物时，所述去离子水和所述甲醇的体积比为1:1。
优选地，所述稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物时，所述去离子水和所述甲醇的体积比为3:1。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
采用这种腐蚀液对碲锌镉晶片进行化学抛光后，碲锌镉表面粗糙度Ra可达 0.3nm以下，并且晶片表面光亮洁净没有粘污。而且配置这种腐蚀液比较简单，一次配置得到的腐蚀液可以用于几十到几百个碲锌镉晶片的化学抛光工艺，由此这种腐蚀液的利用率较高，从而降低了碲锌镉晶片的化学抛光工艺的成本。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，对本发明进行详细说明如后。
本发明提供的用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液包括原料、稀释剂、缓冲剂和氧化剂。其中，原料包括双氧水，稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物、甲醇或者去离子水，缓冲剂包括乙二醇，氧化剂包括氨根离子化合物。下面将详细地描述本发明的腐蚀液及其各个组分。
第1实施例
原料包括双氧水，稀释剂为去离子水，缓冲剂为乙二醇，氧化剂为氨根离子化合物，并且腐蚀液的PH值为9-12。具体地：双氧水：去离子水：乙二醇以体积比例为4：2：1组成PH值待调溶液，然后PH值待调溶液的每一升加入氨根离子化合物的体积为5ml-50ml，例如5ml，腐蚀液的PH值约为9。
采用该腐蚀液进行碲锌镉晶片化学抛光试验时，腐蚀液的温度为20℃～30℃时，碲锌镉的腐蚀速率为0.01微米/秒～0.05微米/秒。在试验过程中所使用的碲锌镉晶片为经过前期处理的面积为5cm2～10cm2，晶向为<111>晶向或<211>晶向。
在本实施例中，腐蚀液的温度采用25℃，采用该腐蚀液将碲锌镉晶片进行化学抛光后碲锌镉晶片表面无明显橘皮，晶片表面光亮无粘污。
由于，双氧水对碲锌镉腐蚀能力较小并且氨根离子化合物比溴的氧化性弱， 氨根离子化合物只要是包含铵根离子的化合物即可，作为优选地，可以是NH4OH。另外，经过试验得出：如果腐蚀液的PH值低于9，在化学抛光的过程中腐蚀液对碲锌镉几乎没有腐蚀作用，以至于晶片承受过大的来自抛光垫的机械作用而产生大量划痕。如果腐蚀液的PH值高于12，会造成工艺过程控制难度加大、费用增加以及废液回收处理困难，并且在化学抛光的过程中极易将碲锌镉晶片的表面严重氧化。基于以上因素，本发明的腐蚀液可以在化学抛光过程中精确控制对碲锌镉晶片的腐蚀速率，提高化学抛光工艺的精度。
另外，该腐蚀液与碲锌镉反应后的产物基本都溶解于腐蚀液中，少量沉积产物通过晶片表面与抛光垫的相对运动被带走。另外，抛光后的晶片表面吸附能低，使得抛光后的晶片表面不容易吸附周围环境中的分子或原子，因此抛光后的碲锌镉晶片表面的粗糙度低，晶片表面光亮洁净无粘污。
第2实施例
本实施例区别于第1实施例的是稀释剂为甲醇，其它组分不变。其中，双氧水：甲醇：乙二醇以体积比例为4：2：1组成PH值待调溶液，该PH值待调溶液的每一升中加入氨根离子化合物的体积为30ml，腐蚀液的PH值约为11。化学抛光试验时，腐蚀液的温度为25℃，将碲锌镉晶片用该腐蚀液进行化学抛光工艺，抛光后碲锌镉晶片表面无明显橘皮，晶片表面光亮无粘污。
第3实施例
相比与第1实施例和第2实施例，本实施例中以甲醇和去离子水的混合物作为稀释剂，其它组分不变。并且，双氧水：(去离子水和甲醇的混合物)：乙二醇的比例为4：2：1组成PH值待调溶液。其中，去离子水和甲醇的体积比例为1：1。该PH值待调溶液的每一升中加入氨根离子化合物的体积为15ml，腐蚀液的PH值约为10。化学抛光试验时，腐蚀液的温度为25℃，采用该腐蚀液将碲锌镉晶片进行化学抛光后，碲锌镉晶片表面无明显橘皮，晶片表面光亮无粘污。
第4实施例
区别于第3实施例，本实施例中的稀释剂中去离子水和甲醇的体积比例为3： 1。双氧水：(去离子水和甲醇的混合物)：乙二醇的比例为4：2：1，以组成PH值待调溶液，其中去离子水和甲醇的体积比为3:1，例如去离子水和甲醇的混合物的总体积为2L，去离子水的体积为1.5L，甲醇的体积为0.5L。该PH值待调溶液的每一升中加入氨根离子化合物的体积为50ml，腐蚀液的PH值约为12。化学抛光试验时，腐蚀液的温度为25℃，采用该腐蚀液将碲锌镉晶片进行化学抛光工艺，抛光后的碲锌镉晶片表面无明显橘皮，晶片表面光亮无粘污。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解。
Claims (5)
1.一种用于碲锌镉材料化学抛光的腐蚀液，其特征在于，包括原料、稀释剂、缓冲剂和氧化剂，其中所述原料包括双氧水，所述稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物、甲醇或者去离子水，所述缓冲剂包括乙二醇，所述氧化剂包括氨根离子化合物，并且所述腐蚀液的PH值为9-12。
2.根据权利要求1所述的腐蚀液，其特征在于，所述原料、所述稀释剂以及所述缓冲剂混合后形成PH值待调溶液，其中，所述原料：所述稀释剂：所述缓冲剂的体积比例为4：2：1。
3.根据权利要求2所述的腐蚀液，其特征在于，所述PH值待调溶液的每一升加入所述氧化剂的体积为5ml-50ml。
4.根据权利要求2或3所述的腐蚀液，其特征在于，所述稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物时，所述去离子水和所述甲醇的体积比为1:1。
5.根据权利要求2或3所述的腐蚀液，其特征在于，所述稀释剂包括去离子水和甲醇的混合物时，所述去离子水和所述甲醇的体积比为3:1。
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