具体实施方式

本发明实施例针对现有技术中不能很好地对电极沉积损伤进行表征的问题，本发明提供了一种表征出电极沉积损伤的方法，从而优化电极生长条件，减少电极沉积损伤。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明实施例提供了一种表征碲镉汞红外探测器电极沉积损伤的方法，参见图1，该方法包括：

S101、测定预设碲镉汞芯片在未沉积金属前的载流子浓度，其中，所述预设碲镉汞芯片为n型碲镉汞芯片或p型碲镉汞芯片；

具体实施时，在步骤S101之前，所述方法还包括：对所述预设碲镉汞芯片进行预处理，并对预处理后的所述预设碲镉汞芯片进行测试。

其中，对所述预设碲镉汞芯片进行预处理，包括：

对所述预设碲镉汞芯片进行清洗处理，并进行吹干操作。

对预处理后的所述预设碲镉汞芯片进行测试，包括：

通过引线焊接到所述预设碲镉汞芯片的四个角，并对所述预设碲镉汞芯片进行测试，以确定电极的线性接触满足预设接触要求。具体是将引线焊接到碲镉汞表面的四个角，采用半导体参数测试仪观察电极接触，要求线性度达0.99以上。

S102、在所述预设碲镉汞芯片的整个表面上生长金属电极，并测量所述预设碲镉汞芯片在沉积金属后的载流子浓度；

在具体实施时，本发明实施例在所述预设碲镉汞芯片的整个表面上生长金属电极之后，测量所述预设碲镉汞芯片在沉积金属后的载流子浓度之前，所述方法还包括：利用化学法将金属电极剥离，通过引线焊接到所述预设碲镉汞芯片的四个角，并对所述预设碲镉汞芯片进行测试，以确定电极的线性接触满足预设接触要求。

具体，本发明实施例是利用浓HCl让金属脱落或金属腐蚀液以去除电极。

并且本发明实施例是通过引线焊接到所述预设碲镉汞芯片的四个角，并确保引线焊接的位置与沉积金属前的焊接位置一致，且电极的线性接触满足预设接触要求，然后对所述预设碲镉汞芯片进行测试。

S103、判断所述预设碲镉汞芯片在沉积金属后的载流子浓度与在未沉积金属前的载流子浓度的变化增量是否大于预设浓度阈值，如果是，则判定预设碲镉汞芯片的电极沉积损伤过大，会影响所述预设碲镉汞芯片的器件加工工艺。

具体实施时，本发明实施例是根据历史记录的沉积损伤下碲镉汞芯片的盲元数据统计，设定所述预设浓度阈值。例如，设置所述预设浓度阈值为10％。当然本领域技术人员也可以根据实际需要来设置其他预设浓度阈值，本发明对此不作具体限定。

需要说明的是，本发明实施例P型或n型碲镉汞为液相外延制备，金属电极可以为Cr、Au、Pt三种常见的碲镉汞红外探测器金属电极材料。离子束沉积设备生长金属电极，束压范围：300V～1500V，束流100mA～400mA，化学法包括浓HCl让金属脱落或金属腐蚀液去除电极。

下面将结合图2、图3和图4通过两个具体的实施例来对本发明实施例所述的方法进行详细的解释和说明：

实施例1

本发明实施例提供一种表征碲镉汞红外探测器电极沉积损伤的方法，用以优化电极生长条件，减少在碲镉汞红外探测器金属化过程中的电极沉积损伤。

1.选取n型或p型碲镉汞芯片，依次采用丙酮与酒精清洗材料表面，然后用N2气枪吹干芯片；

2.将引线焊接到碲镉汞表面的四个角，采用半导体参数测试仪观察电极接触，要求线性度达0.99以上；

3.采用范德宝法测量整个p型碲镉汞芯片在未沉积金属前的载流子浓度；测试之后将引线与In去除；

4.采用离子束沉积技术在碲镉汞芯片整个表面上生长金属电极；

5.利用化学法将金属电极剥离，包括浓HCl让金属脱落或金属腐蚀液去除电极；

6.利用In球，将引线焊接到碲镉汞表面的四个角，保证焊接位置与之前一致采用半导体参数测试仪观察电极接触，要求线性度达0.99以上；

7.采用范德宝法测量整个p型碲镉汞芯片在沉积金属后的载流子浓度；

8.比较p型碲镉汞芯片在沉积金属前、后的载流子浓度变化；当载流子浓度变化增量大于沉积金属前载流子浓度的10％，可以认为电极沉积损伤较大，严重影响了器件加工工艺。

实施例2

如图2所示，本发明实施例提出一种表征碲镉汞红外探测器电极沉积损伤的方法包括：

S101，本发明实施例选取p型碲镉汞芯片a、b、c与d四组样品，采用傅里叶厚度测试仪表征碲镉汞厚度，依次采用丙酮与酒精清洗材料表面，最后用N₂气枪吹干芯片。这里的厚度是指去除衬底后的p型碲镉汞厚度，在采用范德宝法测试中需要得到材料本身厚度参数；采用丙酮与酒精去除材料表面可能存在的有机物，加强了后续In球引线焊接的稳定性。

S102，如图3所示，本发明实施例是利用压铟法将引线焊接到碲镉汞表面上，四个电极位置保持了高度对称；焊接温度设置为160～170℃，把制备好的In球用电烙铁焊接在碲镉汞的四个角上；然后将四根引线的另一端焊接到样品卡上，再把样品卡放入IV测试系统的液氮腔室内，往液氮腔室内加入高纯液氮，加到距离液氮腔室口1cm左右，等待5分钟，使液面保持稳定。采用半导体参数测试仪在77K下观察电极接触，本次测试所有电极接触线性度达0.99以上。范德宝法还要求电极接触必须是良好的欧姆接触，在进行霍尔测试之前，必须利用半导体参数仪观察1212,1313,1414,2323,2424,3434等连接方法的所得IV曲线的线性度；测试77K下的电极接触是因为考虑到碲镉汞红外探测器实际使用温度。

S103，在77K下，采用范德宝法测量整个p型碲镉汞芯片在未沉积金属前的载流子浓度；其中a组载流子浓度5.1×10¹⁷/cm³,b组载流子浓度5.3×10¹⁷/cm³,c组载流子浓度4.8×10¹⁷/cm³,d组载流子浓度5.5×10¹⁷/cm³；测试之后统一将碲镉汞表面上的引线与In去除。

本发明实施例采用低温霍尔测试系统，霍尔测试条件选取：-100uA～100uA(步进值50uA)，-10KG～10KG(步进值10mG)，测量得到77K变化磁场下的霍尔系数(R_H)，经过软件的后期分析，求得碲镉汞材料的导电类型、载流子浓度和迁移率。

S104，利用离子束沉积系统在碲镉汞芯片整个表面上生长金属电极Cr。四组芯片依次使用不同的束流与束压条件，分别为200mA/600V,200mA/8000V,200mA/1000,200mA/1200V；为了维持金属电极厚度一致，a、b、c与d四组芯片的生长时间不完全相同，依次为30min、45min、60min与75min。

在离子束沉积金属薄膜过程中，束压是指从离子源射出惰性气体离子携带的能量，束流是指单位时间单位面积从离子源中发射的离子数量。

S105，将上述芯片置入50mL的浓HCl中，浸泡10min让金属自动脱落，之后用纯水冲洗2min，并用酒精喷枪以1Kg压力垂直对准芯片去除可能存在的脏污，最后用光学显微镜观察芯片保证脏污与电极去除干净。

在本实施例中化学法不仅可以是采用浓HCl浸泡让金属脱落，还可以用金属腐蚀液直接腐蚀金属电极。

S106，利用压铟法将引线焊接到碲镉汞表面上，每个芯片的四个电极位置保持与S102一致；焊接温度设置为160～170℃，把制备好的In球用电烙铁焊接在碲镉汞的四个角上；然后将四根引线的另一端焊接到样品卡上，再把样品卡放入IV测试系统的液氮腔室内，往液氮腔室内加入高纯液氮，加到距离液氮腔室口1cm左右，等待5分钟，使液面保持稳定。采用半导体参数测试仪在77K下观察电极接触，本次测试所有电极接触线性度达0.99以上。

S107，在77K下，采用范德宝法测量整个p型碲镉汞芯片在沉积金属后的载流子浓度；其中a组载流子浓度5.3×10¹⁷/cm³,b组载流子浓度6.5×10¹⁷/cm³,c组载流子浓度6.9×10¹⁷/cm³,d组载流子浓度9.9×10¹⁷/cm³；测试之后统一将碲镉汞表面上的引线与In去除。

本发明实施例采用低温霍尔测试系统，霍尔测试条件选取：-100uA～100uA(步进值50uA)，-10KG～10KG(步进值10mG)，测量得到77K变化磁场下的霍尔系数(R_H)，经过软件的后期分析，求得碲镉汞材料的导电类型、载流子浓度和迁移率。

S108，比较p型碲镉汞芯片在沉积金属前、后的载流子浓度变化。当载流子浓度变化增量大于沉积金属前载流子浓度的10％，可以认为沉积损伤较大，对器件加工工艺影响较大。如图4，a、b、c与d四组实验样品中，载流子浓度增量Δn_e依次为2×10¹⁶/cm³，1.2×10¹⁷/cm³，2.1×10¹⁷/cm³，4.4×10¹⁷/cm³；对比S103中四组样品的载流子浓度，可知四组样品中只有a组符合标准，其他电极沉积条件对碲镉汞损伤较大，实践证明，在后续的IV测试与盲元图中b、c、d三组样品同样表现较差，所以在碲镉汞金属化的过程中应该剔除这类生长条件。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。