论文部分内容阅读
由于InGaAs短波红外探测器具有可以室温工作、探测率高等优点,InGaAs线列红外焦平面在国外已经成功用于空间遥感。本论文主要围绕台面结构的InGaAs探测器制备的台面成型工艺展开研究,重点研究了感应耦合等离子体刻蚀(ICP)台面成型工艺。同时利用不同的台面成型方式制备了InGaAs探测器,通过最终性能的比较,评价得出较好的台面成型方式,为InGaAs红外焦平面的研制提供工艺参考。取得结果如下:
ICP刻蚀中掩膜的材料致密性、侧壁粗糙度和垂直度等对刻蚀效果具有至关重要的影响。为了使刻蚀残留物挥发掉,铟基材料的刻蚀需要对样品加热,在此温度下,光刻胶掩膜会碳化。对于InGaAs材料来说,采用PECVD生长SiNlx,选择边缘平整的光刻板,用SF6 RIE刻蚀SiNx后用HF:NH4F:H2O为3:6:10的溶液常温腐蚀6秒,可以实现垂直光滑的刻蚀端面。
CH4/Cl2刻蚀铟基材料表面光洁无残留物,但对于制备2μm左右台面深度的延伸波长InGaAs探测器,平均刻蚀速率过快,同时钻蚀略大了些。Ar气和N2能加速Cl2的分离,提高刻蚀速率,相比较Ar气,N2的物理轰击力小,对材料造成的损伤小,同时在刻蚀过程中N2能和材料中的Si发生反应生成SiNx,在材料表面产生钝化。用Cl2/N2作为刻蚀气体对InGaAs探测器进行台面成型,能得到刻蚀速率稳定可控,刻蚀后的表面光洁无残留物,图形保真度好。
在不同的直流偏压、ICP功率、气体总流量和气体组分等参数下进行台面成型,并从刻蚀速率、刻蚀垂直度、刻蚀表面粗糙度等几个方面对刻蚀质量做了评估和分析。在摸清铟基材料刻蚀规律的基础上,找到了可用于常规波长和延伸波长InGaAs探测器制备的ICP刻蚀参数。
ICP刻蚀与湿法腐蚀台面成型的八元台面器件具有相同的性能。但是在器件性能相当的情况下,ICP具有图形保真度好,刻蚀速率稳定可控的优点,因而更适用于InGaAs探测器的工程制作,特别在小光敏元探测器的制备中,ICP的优势将更明显。