专利名称：碲锌镉像素探测器电极的钝化方法
技术领域：
本发明涉及一种像素探测器电极的钝化方法，特别涉及一种碲锌镉(Cdl-xZnxTe， 以下在不特指x值的时候简称CdZnTe)像素探测器电极的钝化方法。
背景技术：
CdZnTe作为探测器材料，晶片的表面处理工艺是决定探测器性能的关键因素之 一，随着对探测器性能要求的不断提高，更好的钝化作用以及更低的漏电流成为探测器表 面处理的关键性问题。传统半导体探测器表面的钝化方法分为湿化学法和干法，CdZnTe探 测器多采用湿化学法。 文献l"study of oxidized cadmi皿m zinc telluride surfaces [J]. J. Tbc. sci. Technol A. 1997， 15(3) :850 853"公开了一种采用湿化学法对CdZnTe表面钝化的方法， 该方法用H202对CdZnTe表面进行钝化，但是其对能量分辨率没有太大的提高，漏电流只降 低37%，钝化效果不明显。 文献2 "CdZnTe晶片表面钝化研究.[J].功能材料，2005， 36 (6) :856 858"公 开了一种采用湿法钝化法对CdZnTe表面钝化的方法，该方法用NH4F/H202对CdZnTe表 面进行钝化，漏电流下降率随偏压的升高而降低，外压iov时，电流下降最明显，下降率为 73. 7%，外压50V以上时漏电流下降不足50% .。 采用湿化学法钝化对晶片表面的清洁度要求较高，并且为需要对电极进行保护， 操作繁琐；双氧水以及其他湿化学法钝化用化学物质可能引入污染；尤其湿化学法钝化难 以实现CdZnTe像素探测器制备中复杂电极的钝化。
发明内容
为了克服现有技术钝化后的CdZnTe表面漏电流偏高的不足，本发明提供一种碲 锌镉像素探测器电极的钝化方法，采用氧离子刻蚀的钝化方法，通过对刻蚀过程中真空度， 氧气进气流量，工作气压，刻蚀时间和射频功率的控制，可以提高钝化效果降低漏电流。氧 离子刻蚀过程是离子轰击的物理效应和活性离子的化学效应相结合的过程。氧离子轰击产 生的物理效应可以有效去除CdZnTe表面的污染物；当刻蚀参数调节在一定范围内，刻蚀以 离子化学效应为主，等离子体与CdZnTe表面发生反应生成氧化物，使CdZnTe表面漏电流减 小，可以实现良好的表面钝化效果。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案一种碲锌镉像素探测器电极的钝化方 法，其特点是包括下述步骤 (a)对CdZnTe晶体进行线切割，研磨、机械抛光，清洗后在2 4% Br-MeOH中化 学抛光，得到CdZnTe晶片； (b)将经机械抛光和化学抛光的CdZnTe晶片通过清洗、涂胶、烘干、曝光、显影、真 空蒸镀电极和剥离工艺，制备出像素探测器电极； (c)将像素探测器电极放入RIE-3型反应离子刻蚀机中抽真空，真空度为 0. 3333 0. 3999Pa，调节氧气流量为70 80cm3/min，调节工作气压为0. 5 1. 0Pa，调节
3射频功率为8 12W，刻蚀时间为35 50min，完成刻蚀。 本发明的有益效果是采用氧离子刻蚀的钝化方法，通过对刻蚀过程中真空度，氧 气进气流量，工作气压，刻蚀时间和射频功率的控制，提高了钝化效果，漏电流由现有技术 下降70%左右降低到下降一个数量级。氧离子刻蚀过程是离子轰击的物理效应和活性离子 的化学效应相结合的过程。氧离子轰击产生的物理效应可以有效去除CdZnTe表面的污染 物；当刻蚀参数调节在一定范围内，刻蚀以离子化学效应为主，等离子体与CdZnTe表面发 生反应生成氧化物，使CdZnTe表面漏电流减小，实现了良好的表面钝化效果。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
图1是本发明方法实施例1刻蚀前后CdZnTe晶片表面的XPS能谱图，插图是刻蚀 前CdZnTe晶片表面的XPS能谱图。 图2是本发明方法实施例lCdZnTe晶片表面Te3d分谱图，图中(a)是刻蚀前 CdZnTe晶片表面Te3d分谱图，(b)是刻蚀后CdZnTe晶片表面Te3d分谱图。
图3是本发明方法实施例1刻蚀前后的CdZnTe表面I/V测试曲线。
具体实施例方式
实施例1 :第一步，对Cd。.9Zn。.Je晶体进行线切割，研磨、机械抛光、清洗后在2% Br-MeOH中化学抛光，得到待用的CdZnTe晶片。然后将经机械抛光和化学抛光的CdZnTe晶 片通过清洗、涂胶、烘干、曝光、显影、真空蒸镀电极和剥离等工艺，制备出像素探测器电极。
第二步，将制备出的像素探测器电极放入RIE-3型反应离子刻蚀机中抽真空，真 空度为0. 3333Pa。 第三步，调节氧气进流量，其参数为调节氧气进流量，其参数为70cmVmin。
第四步，调节工作气压，其参数为O. 75Pa。
第五步，调节射频功率，其参数为IOW。 第六步，待功率调节完毕时开始计时刻蚀，刻蚀时间为40min，计时时间到完成刻蚀。 采用mi 5400ESCA System型XPS分析仪分析CdZnTe晶片的表面化学结构， 图1和图2测试结果表明，刻蚀后CdZnTe表面的Te主要以Te4+的形态存在，表面生成 了一层致密的Te02， Cd/Te/Zn原子比由刻蚀前的0. 752/1/0. 0165变化为离子刻蚀后的 0. 89/1/0. 11，说明氧离子刻蚀后表面更接近CdZnTe的化学计量配比，表明采用氧离子刻 蚀工艺可以去除CdZnTe表面偏析层，对表面有钝化作用；采用Agilent 4155-C型半导体参 数分析仪进行CdZnTe晶片的I_V特性测试，图3为刻蚀前后的CdZnTe表面I/V测试曲线， 结果表明，采用本发明的钝化方法将CdZnTe像素探测器表面漏电流减小了一个数量级，外 压10V时，漏电流由刻蚀前的1. 326X 10—9A降低到9. 926X 10—"A，表面钝化作用明显。
实施例2 :第一步，对Cd。.9Zn。.Je晶体进行线切割，研磨、机械抛光、清洗后在2% Br-MeOH中化学抛光，得到待用的CdZnTe晶片。然后将经机械抛光和化学抛光的CdZnTe晶 片通过清洗、涂胶、烘干、曝光、显影、真空蒸镀电极和剥离等工艺，制备出CdZnTe像素探测 器电极。
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第二步，将制备出的的像素探测器电极放入RIE-3型反应离子刻蚀机中抽真空， 真空度为0. 3999Pa。 第三步，调节氧气进流量，其参数为调节氧气进流量，其参数为80cmVmin。
第四步，调节工作气压，其参数为l.OPa
第五步，调节射频功率，其参数为9W。 第六步，待功率调节完毕时开始计时刻蚀，刻蚀时间为50min，计时时间到完成刻 蚀。 采用mi 5400ESCA System型XPS分析仪分析CdZnTe晶片的表面化学结构，测试 结果表明刻蚀后CdZnTe表面的Te主要以Te4+的形态存在，表面生成了一层致密的Te02， Cd/Te/Zn原子比由刻蚀前的0. 752/1/0. 0165变化为离子刻蚀后的0. 91/1/0. 09，说明氧离 子刻蚀后表面更接近CdZnTe的化学计量配比，表明氧离子刻蚀工艺可以去除CdZnTe表面 偏析层，对表面有钝化作用；采用Agilent 4155-C型半导体参数分析仪进行CdZnTe晶片的 I-V特性测试，测试曲线表明，采用本发明的钝化方法将CdZnTe像素探测器表面漏电流减 小了一个数量级，外压10V时，漏电流由刻蚀前的2. 026X 10—9A降低到9. 998X 10—"A，表面 钝化作用明显。 实施例3 :第一步，对Cd。.9ZnaiTe晶体进行线切割，研磨、机械抛光、清洗后在3% Br-MeOH中化学抛光，得到待用的CdZnTe晶片。然后将经机械抛光和化学抛光的CdZnTe晶 片通过清洗、涂胶、烘干、曝光、显影、真空蒸镀电极和剥离等工艺，制备出像素探测器电极。
第二步，将制备出的的像素探测器电极放入RIE-3型反应离子刻蚀机中抽真空， 真空度为0. 3333Pa。 第三步，调节氧气进流量，其参数为调节氧气进流量，其参数为75cmVmin。
第四步，调节工作气压，其参数为0. 5Pa
第五步，调节射频功率，其参数为8W。 第六步，待功率调节完毕时开始计时刻蚀，刻蚀时间为35min，计时时间到完成刻 蚀。 实施例4 :第一步，对Cd。.9Zn。.Je晶体进行线切割，研磨、机械抛光、清洗后在4% Br-MeOH中化学抛光，得到待用的CdZnTe晶片。然后将经机械抛光和化学抛光的CdZnTe晶 片通过清洗、涂胶、烘干、曝光、显影、真空蒸镀电极和剥离等工艺，制备出像素探测器电极。
第二步，将制备出的的像素探测器电极放入RIE-3型反应离子刻蚀机中抽真空， 真空度为0. 3999Pa。 第三步，调节氧气进流量，其参数为调节氧气进流量，其参数为80cmVmin。
第四步，调节工作气压，其参数为l.OPa
第五步，调节射频功率，其参数为12W。 第六步，待功率调节完毕时开始计时刻蚀，刻蚀时间为30min，计时时间到完成刻蚀。 除上述实施例外，还分别对技术方案中记载参数范围进行了不同的组合试验验 证，表明氧离子刻蚀工艺可以在CdZnTe像素探测器电极制备中取得了良好的钝化效果。
权利要求
一种碲锌镉像素探测器电极表面的钝化方法，其特征在于包括下述步骤(a)对CdZnTe晶体进行线切割，研磨、机械抛光，清洗后在2～4％Br-MeOH中化学抛光，得到CdZnTe晶片；(b)将经机械抛光和化学抛光的CdZnTe晶片通过清洗、涂胶、烘干、曝光、显影、真空蒸镀电极和剥离工艺，制备出像素探测器电极；(c)将像素探测器电极放入RIE-3型反应离子刻蚀机中抽真空，真空度为0.3333～0.3999Pa，调节氧气流量为70～80cm3/min，调节工作气压为0.5～1.0Pa，调节射频功率为8～12W，刻蚀时间为35～50min，完成刻蚀。
全文摘要
本发明公开了一种碲锌镉像素探测器电极的钝化方法，用于对碲锌镉像素探测器电极进行钝化，降低漏电流。所述方法首先采用CdZnTe晶体，进行线切割，研磨、机械抛光、清洗后在2％Br-MeOH中化学抛光，得到待用的CdZnTe晶片。然后将经机械抛光和化学抛光的CdZnTe晶片通过清洗、涂胶、烘干、曝光、显影、真空蒸镀电极和剥离等工艺，制备出像素探测器电极；然后放入RIE-3型反应离子刻蚀机中抽真空，真空度为0.3333～0.3999Pa；调节氧气流量为70～80cm3/min；调节工作气压为0.5～1.0Pa；调节射频功率为8～12W；刻蚀时间为35～50min。通过上述步骤CdZnTe像素探测器电极间的CdZnTe表面生成致密氧化物薄膜，漏电流减小了一个数量级，达到了钝化目的。
文档编号H01L31/18GK101783373SQ200910254580
公开日2010年7月21日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者任洁, 傅莉, 孙玉宝, 查钢强 申请人:西北工业大学