CN108682622A - HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法 - Google Patents

HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108682622A
CN108682622A CN201810283523.XA CN201810283523A CN108682622A CN 108682622 A CN108682622 A CN 108682622A CN 201810283523 A CN201810283523 A CN 201810283523A CN 108682622 A CN108682622 A CN 108682622A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrical contact
metal barrier
barrier electrode
contact hole
photoresist
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810283523.XA
Other languages
English (en)
Inventor
金迎春
刘斌
周文洪
黄立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUHAN HITECHE TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
WUHAN HITECHE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUHAN HITECHE TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical WUHAN HITECHE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201810283523.XA priority Critical patent/CN108682622A/zh
Publication of CN108682622A publication Critical patent/CN108682622A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，包括以下步骤：在HgCdTe外延片上制备出金属阻挡电极的光刻胶图形，再通过镀膜技术沉积一层金属，然后去除光刻胶表面的金属并去除光刻胶，形成金属阻挡电极；在制备有金属阻挡电极的外延片表面沉积一层钝化层；通过光刻胶在钝化层表面制备出含电学接触孔结构的光刻胶图形，作为在钝化层上刻蚀电学接触孔的掩膜；通过干法刻蚀，刻蚀掉光刻胶孔处裸露的钝化层材料，直至露出金属阻挡电极；通过溶剂湿法或者氧离子干法去除光刻胶掩膜。本发明的金属阻挡电极可以保护外延片在后面刻蚀工艺中免受离子轰击而损伤，适用于小像元器件的制备。

Description

HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法
技术领域
本发明涉及半导体刻蚀技术，尤其涉及一种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法。
背景技术
HgCdTe器件作为红外焦平面探测器的主要和核心技术，在国防、航天、遥感、安防、监测等很多方面有越来越广泛的应用。同时，随着使用需求的提高，HgCdTe器件也在朝着大面阵、小像素的方向发展。
由于HgCdTe是一种特殊且稳定性差的材料，其加工技术相比硅基等其他半导体工艺具有难度大、自动化程度低的特点，这在很大程度上限制了HgCdTe技术朝小像元方向的发展。其中，钝化开孔工艺作为制备HgCdTe器件的关键技术，由于上述原因，也成为了器件像元微小化的主要瓶颈之一。另一方面，HgCdTe的不稳定性，致使材料不能经受高温和离子轰击，因此一般只能用湿法腐蚀对外延材料表面的钝化层开孔。而湿法腐蚀具有控制困难、容易扩腐、均匀性和重复性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，旨在用于解决现有的湿法腐蚀对HgCdTe外延材料表面的钝化层开孔方法控制困难、容易扩腐、均匀性和重复性差的问题。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，包括以下步骤：
(1)在HgCdTe外延片上通过负性光刻胶制备出金属阻挡电极的光刻胶图形，再通过镀膜技术沉积一层金属，然后通过剥离技术去除光刻胶表面的金属并通过去胶工艺去除光刻胶，形成金属阻挡电极；
(2)通过物理或化学方法在制备有金属阻挡电极的外延片表面沉积一层钝化层；
(3)通过光刻胶在钝化层表面制备出含电学接触孔结构的光刻胶图形，作为在钝化层上刻蚀电学接触孔的掩膜；
(4)通过干法刻蚀，刻蚀掉光刻胶孔处裸露的钝化层材料，直至露出金属阻挡电极；
(5)通过溶剂湿法或者氧离子干法去除光刻胶掩膜。
进一步地，所述步骤(1)中形成的金属阻挡电极的厚度为20nm-1um。
进一步地，所述步骤(1)中金属阻挡电极的材质为Cr、Sn、Au、Ti、Al、Pt中的一种。
进一步地，所述步骤(1)中，在HgCdTe外延片的每个像素注入区上均制备金属阻挡电极，所述金属阻挡电极与所述像素注入区同心，且面积小于像素注入区面积。
进一步地，所述步骤(2)中沉积的钝化层的材料为ZnS或S或CdTe。
进一步地，所述步骤(3)中，光刻胶图形上的电学接触孔结构与所述金属阻挡电极同心，且孔径小于所述金属阻挡电极的直径。
进一步地，所述步骤(3)中，光刻胶掩膜的厚度大于干法刻蚀过程光刻胶被刻蚀掉的厚度。
进一步地，所述步骤(4)中，干法刻蚀所选用的气体是BCl3或Cl2或CHF3。
如权利要求8所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(4)中，干法刻蚀所选用的气体还包括Ar气体。
进一步地，所述步骤(4)中，对钝化层刻蚀完后继续对金属阻挡电极进行过刻蚀，对金属阻挡电极刻蚀的速率低于对钝化层刻蚀的速率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的这种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，钝化前在外延片表面制备金属阻挡电极，然后再制备钝化层，金属阻挡电极一方面保护外延片在后面刻蚀工艺中免受离子轰击而损伤，另一方面作为稳定的电学连接层连接外延材料与凸点。由于开孔位置有金属阻挡电极的保护和阻挡，外延片材料不会裸露在外，干法刻蚀工艺的离子轰击不会损伤外延片材料，因此可以引入干法刻蚀工艺进行钝化层电学接触孔刻蚀。引入干法刻蚀后，钝化孔径可以控制到亚微米级以下，这使得器件朝小像元化成为可能，而且工艺稳定性好，适合于大批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的制备完金属阻挡电极的外延片的断面示意图；
图3为本发明实施例提供的沉积钝化层后的外延片的断面示意图；
图4为本发明实施例提供的在钝化层上制备光刻胶掩膜后的断面示意图；
图5为本发明实施例提供的干法刻蚀并去胶后的断面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，包括以下步骤：
(1)在HgCdTe外延片1的像素注入区2上通过负性光刻胶制备出金属阻挡电极3的光刻胶图形，再通过镀膜技术在制备有光刻胶的外延片1上沉积一层金属，作为金属阻挡电极层，然后通过剥离技术去除光刻胶表面的金属并通过去胶工艺去除光刻胶，形成金属阻挡电极3，参见图2。
(2)通过物理或化学方法在制备有金属阻挡电极3的外延片1表面沉积一层钝化层4，参见图3。
(3)通过光刻胶在钝化层4表面制备出含电学接触孔结构的光刻胶图形5，作为在钝化层4上刻蚀电学接触孔的掩膜；光刻胶图形开孔的地方裸露出钝化层4，其他地方被光刻胶保护住，光刻胶图形开孔的位置与金属阻挡电极3对应，参见图4。
(4)通过干法刻蚀，刻蚀掉光刻胶孔处裸露的钝化层4材料，直至露出金属阻挡电极3，从而在钝化层4上刻蚀出了电学接触孔，电学接触孔的位置在金属阻挡电极3之上。
(5)通过溶剂湿法或者氧离子干法去除剩余的光刻胶掩膜，电学接触孔刻蚀完成，参见图5。
本发明提供的这种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，钝化前在外延片表面制备金属阻挡电极，然后再制备钝化层，金属阻挡电极一方面保护外延片在后面刻蚀工艺中免受离子轰击而损伤，另一方面作为稳定的电学连接层连接外延材料与凸点。由于开孔位置有金属阻挡电极的保护和阻挡，外延片材料不会裸露在外，干法刻蚀工艺的离子轰击不会损伤外延片材料，因此可以引入干法刻蚀工艺进行钝化层电学接触孔刻蚀。引入干法刻蚀后，钝化孔径可以控制到亚微米级以下，这使得器件朝小像元化成为可能，而且工艺稳定性好，适合于大批量生产。
所述步骤(1)中，为保证金属阻挡电极3的效果，金属阻挡电极3厚度不能太薄，同时考虑到制作成本，也不能太厚，因此优选的厚度为20nm-1um。由于该金属阻挡电极3在刻蚀后是裸露的，且要耐受后期工艺处理，因此要求其材质有比较好的物理和化学稳定性，优选采用Cr、Sn、Au、Ti、Al、Pt等金属。
作为本实施例的优选，步骤(1)中，在HgCdTe外延片1的每个像素注入区2上均制备金属阻挡电极3，所述金属阻挡电极3与所述像素注入区2同心，且面积小于像素注入区2面积，保证接触效果且节省金属材料。
作为本实施例的优选，所述步骤(2)中沉积的钝化层4的材料为ZnS或S或CdTe。
作为本实施例的优选，所述步骤(3)中，光刻胶图形上的电学接触孔结构与所述金属阻挡电极3同心，且孔径小于所述金属阻挡电极3的直径，使得钝化层4刻蚀后形成的电学接触孔在金属阻挡电极3范围之内，孔的底部露出的全部是金属层，而不会露出外延层，这样可以避免刻蚀钝化层4时对外延层产生损伤。
作为本实施例的优选，所述步骤(3)中，光刻胶掩膜的厚度大于干法刻蚀过程光刻胶被刻蚀掉的厚度，防止干法刻蚀过程中对光刻胶下方的外延层产生损伤。光刻胶掩膜的厚度主要由光刻胶与钝化层的刻蚀速率比，以及钝化层厚度决定，即光刻胶掩膜厚度＞刻蚀速率比×钝化层厚度，厚度优选为2um-10um。
作为本实施例的优选，所述步骤(4)中，干法刻蚀所选用的气体是BCl3或Cl2或CHF3，有利于刻蚀过程的进行。更为优选的，干法刻蚀所选用的气体还包括Ar气体，有利于去掉刻蚀过程中产生的副产物。
为了保证工艺的均匀性和刻蚀彻底，对钝化层4刻蚀完后继续对金属阻挡电极3进行一定程度的过刻蚀，且对金属阻挡电极3刻蚀的速率低于对钝化层4刻蚀的速率，以保证在过刻蚀时只刻蚀掉较薄的金属，刻蚀结束后仍有一定厚度的金属层存在。
下面以15um像元距离的HgCdTe器件为例，对其进行钝化层刻蚀电学接触孔的方法如下：
HgCdTe器件的外延片1经过前期清洗、离子注入后，旋涂一层3um厚的负性光刻胶，并用有金属阻挡电极图形的光刻版曝光10s，然后100℃烘烤2min，再显影60s，制备出金属阻挡电极3的光刻胶图形。
通过电子束蒸发的方式沉积一层厚度为20nm的Cr，再沉积一层厚度为60nm的Au，作为金属阻挡电极层。
用丙酮溶液浸泡5min，剥离去除光刻胶表面的金属，并去掉光刻胶，留下单个独立的金属阻挡电极3，参见图2，再分别用乙醇、去离子水冲洗5min。
将外延片1放入电子束蒸发设备，在60℃腔体温度下沉积一层厚度300nm的CdTe钝化层4，参见图3。
旋涂一层5um厚的正性光刻胶，采用有电学接触孔图形的光刻版曝光20s，再显影30s，制备出含电学接触孔结构的光刻胶图形5，开孔的地方裸露出CdTe钝化层4，其他的地方被光刻胶保护住，参见图4。
将外延片1放入ICP刻蚀机，采用120sccm的BCl3和50sccm的Ar混合气体，260W功率刻蚀8分钟，刻蚀掉裸露出的CdTe，之后继续加刻蚀1分钟，保证整片上电学接触孔处无CdTe残留，露出金属阻挡电极层。
将外延片1放入氧离子去胶机，1000sccm O2、600W打胶15min，去除光刻胶掩膜，电学接触孔刻蚀完成，参见图5。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在HgCdTe外延片上通过负性光刻胶制备出金属阻挡电极的光刻胶图形，再通过镀膜技术沉积一层金属，然后通过剥离技术去除光刻胶表面的金属并通过去胶工艺去除光刻胶，形成金属阻挡电极；
(2)通过物理或化学方法在制备有金属阻挡电极的外延片表面沉积一层钝化层；
(3)通过光刻胶在钝化层表面制备出含电学接触孔结构的光刻胶图形，作为在钝化层上刻蚀电学接触孔的掩膜；
(4)通过干法刻蚀，刻蚀掉光刻胶孔处裸露的钝化层材料，直至露出金属阻挡电极；
(5)通过溶剂湿法或者氧离子干法去除光刻胶掩膜。
2.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(1)中形成的金属阻挡电极的厚度为20nm-1um。
3.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(1)中金属阻挡电极的材质为Cr、Sn、Au、Ti、Al、Pt中的一种。
4.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(1)中，在HgCdTe外延片的每个像素注入区上均制备金属阻挡电极，所述金属阻挡电极与所述像素注入区同心，且面积小于像素注入区面积。
5.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(2)中沉积的钝化层的材料为ZnS或S或CdTe。
6.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(3)中，光刻胶图形上的电学接触孔结构与所述金属阻挡电极同心，且孔径小于所述金属阻挡电极的直径。
7.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(3)中，光刻胶掩膜的厚度大于干法刻蚀过程光刻胶被刻蚀掉的厚度。
8.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(4)中，干法刻蚀所选用的气体是BCl3或Cl2或CHF3。
9.如权利要求8所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(4)中，干法刻蚀所选用的气体还包括Ar气体。
10.如权利要求1所述的HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法，其特征在于：所述步骤(4)中，对钝化层刻蚀完后继续对金属阻挡电极进行过刻蚀，对金属阻挡电极刻蚀的速率低于对钝化层刻蚀的速率。
CN201810283523.XA 2018-04-02 2018-04-02 HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法 Pending CN108682622A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810283523.XA CN108682622A (zh) 2018-04-02 2018-04-02 HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810283523.XA CN108682622A (zh) 2018-04-02 2018-04-02 HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108682622A true CN108682622A (zh) 2018-10-19

Family

ID=63799322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810283523.XA Pending CN108682622A (zh) 2018-04-02 2018-04-02 HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108682622A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112117351A (zh) * 2020-09-22 2020-12-22 北京智创芯源科技有限公司 一种用于碲镉汞pn结电学性能引出的方法、探测器芯片

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101196691A (zh) * 2006-12-05 2008-06-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 改善通孔金属连接缺陷的方法
CN101202224A (zh) * 2006-12-14 2008-06-18 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 多晶硅刻蚀的方法
CN102354669A (zh) * 2011-10-25 2012-02-15 上海华力微电子有限公司 硅纳米线器件的制作方法
US8766159B2 (en) * 2009-06-23 2014-07-01 Sensors Unlimited, Inc. Multicolor detectors and applications thereof
CN105140229A (zh) * 2015-08-11 2015-12-09 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种闪存器件的制造方法
CN105448749A (zh) * 2014-08-20 2016-03-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 引线焊垫结构的制造方法
CN105870097A (zh) * 2016-04-01 2016-08-17 武汉高芯科技有限公司 一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法
CN105977149A (zh) * 2016-05-11 2016-09-28 上海华虹宏力半导体制造有限公司 钝化层刻蚀方法及焊盘、半导体器件的制造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101196691A (zh) * 2006-12-05 2008-06-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 改善通孔金属连接缺陷的方法
CN101202224A (zh) * 2006-12-14 2008-06-18 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 多晶硅刻蚀的方法
US8766159B2 (en) * 2009-06-23 2014-07-01 Sensors Unlimited, Inc. Multicolor detectors and applications thereof
CN102354669A (zh) * 2011-10-25 2012-02-15 上海华力微电子有限公司 硅纳米线器件的制作方法
CN105448749A (zh) * 2014-08-20 2016-03-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 引线焊垫结构的制造方法
CN105140229A (zh) * 2015-08-11 2015-12-09 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种闪存器件的制造方法
CN105870097A (zh) * 2016-04-01 2016-08-17 武汉高芯科技有限公司 一种高像素红外焦平面探测器及其制备方法
CN105977149A (zh) * 2016-05-11 2016-09-28 上海华虹宏力半导体制造有限公司 钝化层刻蚀方法及焊盘、半导体器件的制造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112117351A (zh) * 2020-09-22 2020-12-22 北京智创芯源科技有限公司 一种用于碲镉汞pn结电学性能引出的方法、探测器芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100490575B1 (ko) 귀금속 박막 패턴 형성방법
EP3472855A1 (en) Depositing a passivation layer on a graphene sheet
CN105719955B (zh) 一种GaN基发光二极管芯片的制备方法
CN111071986B (zh) 一种激光改性辅助制备碳化硅多级微结构的方法及一种加速度传感器
CN101645485B (zh) 软支撑悬臂梁式硅微压电传声器芯片及其制备方法
CN109243971B (zh) 一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法
CN107114006A (zh) 完美吸收体的制造方法
CN112408314A (zh) 一种多层掩膜分步刻蚀方法
CN109755127B (zh) 一种用于芯片制造的刻蚀与沉积-剥离融合方法
CN204680649U (zh) 用于高能离子注入的复合掩膜
CN108682622A (zh) HgCdTe器件钝化层的电学接触孔刻蚀方法
CN101135865A (zh) 一种图形化锆钛酸铅铁电薄膜的剥离制备方法
CN104659165B (zh) 一种GaN基发光二极管芯片的制备方法
US8748313B2 (en) Electroforming technique for mask formation
JP4440405B2 (ja) 太陽電池およびその製造方法
KR20010055902A (ko) 이미지센서의 결함 분석 방법
JPS6022340A (ja) 半導体装置の製造方法
CN110182754B (zh) 一种具有微纳结构增强的微加热器及其制备方法
CN111403502A (zh) 红外探测器芯片的接触电极制备方法
CN104616974A (zh) 一种用于高能离子注入的复合掩膜的去除方法
JP2007035679A (ja) エッチングマスクおよびドライエッチング方法
CN104078413B (zh) 接触孔的制造方法
CN110998848A (zh) 一种光阻剥离液的隔离结构、tft阵列及其制备方法
CN114459624B (zh) 内埋式薄膜热电偶及其制备方法
Furio et al. Graphenic carbon as etching mask: patterning with laser lithography and KOH etching

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181019