专利名称：一种以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法
技术领域：
本专利涉及一种薄膜附着力的定量测试方法，具体涉及一种以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法。
背景技术：
当今大规模集成电路中的元器件和集成光电子产品早已不再是电阻、电感、电容、 传感器等分立器件的简单焊接，取而代之的是金属薄膜和各类介质薄膜的互连集成，微型薄膜器件的集成，焦平面器件等等。集成度的提高以及器件微型化对器件的可靠性提出了极高的要求，这些器件应用的可靠性强烈的依赖于薄膜与薄膜之间以及薄膜与基底间的附着性能。碲镉汞(HgCdTe，MCT)材料以其独特的优点在红外领域发挥着巨大的作用，其应用的特点和常用的低温工作环境要求碲镉汞探测器具有极高的可靠性，这对制备碲镉汞探测器的每一个工艺步骤提出严格要求。碲镉汞红外探测器芯片结构中常用的各类薄膜的附着性能是影响器件性能和可靠性的重要因素。常见金属薄膜与硅及硅氧化物间的附着性能已有很多研究报道，但由于三元系半导体化合物——碲镉汞材料的特殊性，在碲镉汞探测器薄膜附着力测试方面却没有深入的研究。在以往的碲镉汞探测器的制备工艺中，薄膜附着性的测试评价多采用手工剥离、目测的方法评价，而其结果表征只是用“好”、“较好”和 “不好”来定性描述，缺乏定量化的评价手段。探索一种适合碲镉汞基底的薄膜附着力定量测试方法，对薄膜附着性能进行量化的评价，从而通过优化薄膜制备工艺来改善器件上的薄膜附着性能，在碲镉汞探测器的薄膜制备工艺评价和器件薄膜可靠性方面都具有十分重要的实际意义和应用价值。

发明内容
本专利的目的是结合碲镉汞材料和碲镉汞探测器中常用薄膜的特点，在定制的一套电子式万能试验机上，找到了一种适合碲镉汞材料基底的薄膜附着力的定量测试方法， 使其能适于以碲镉汞材料为基底的薄膜附着力测试的实际需要。本专利提出的以碲镉汞为基底的薄膜附着力测试方法是在一台向上海殷驰机械有限公司定制的小型电子式万能试验机上进行的。上海殷驰机械有限公司根据我们提出的碲镉汞材料的特点和测试需要对其原有的YC-125A-D型电子式万能试验机进行了改进，使其能够适宜对碲镉汞基底上生长的薄膜进行附着力测试。这台碲镉汞基底专用的薄膜附着力测试仪主要由计算机控制端、控制器、伺服马达、传动机构、电限位器、传感器和机座等部分组成，如图1所示。其中，为了适用于碲镉汞基底的薄膜附着力测试，其改进的部件有以下一些特点 ①机台占用空间小，整个机台尺寸仅45CmX45CmX90Cm;②结合万向节和夹具，可以施加不同方向的拉力；③配备了 2个力学传感器，最大荷载分别为2Kg和^(g，可以满足碲镉汞基底上不同材质的薄膜的附着力测试需求。
本专利以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法的流程图如图2所示，具体操作步骤如下(1)光刻图形用光刻的方法在碲镉汞基底上的薄膜表面形成方格图形。在碲镉汞基底上光刻如图3所示的10行XlO列的方格光刻版，每个方格的尺寸为 IOOymXlOOym ；(2)形成方格用常规刻蚀或浮胶的方法将光刻过的薄膜分割成若干方格；(3)粘贴胶带为了使操作更为方便，可先将需要测试的以碲镉汞为基底的薄膜样品固定在一试验基板(玻璃或不锈钢)上，然后将胶带粘在薄膜上，并施以一定的正压力；(4)剥离薄膜将粘贴在薄膜上的胶带剥开并对折，然后将胶带自由端和试验基板分别固定在万能试验机的夹持器和底座上；使拉起的胶带面与实验基板基本保持平行， 角度不超过10°，试验机以160 500mm/min范围内的某一恒定的上升速度施加拉力将胶带从薄膜表面连续剥离直至离开样品边缘。(5)计算百分比在有效粘贴单元区域内，记录单元中有薄膜脱落发生的方格总数，将其除以有效粘贴区域内的方格总数，计算脱落百分比即得到该片以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量数据。本专利具有以下的优点本专利建立了一套可用于碲镉汞材料基底的薄膜附着力的定量测试方法，该方法操作方便、数据直观，并具有成本低和非破坏性等优点，能对正式的碲镉汞样品进行在线检测。


图1 用于以碲镉汞为基底的薄膜附着力测试仪的结构图。图2 :以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试流程图。图3 :100 μ mX 100 μ m规格的碲镉汞基底的薄膜附着力测试用方格光刻单元版图，其中每个单元有10行X 10列的100个方格，每个方格的尺寸为100 μ mX 100 μ m，阴影部分为不透光的图形区。图4 碲镉汞基底的薄膜附着力测试方法示意图。图5 实施例的碲镉汞基底的薄膜剥落后的脱落率统计图，框内的有效区域中共有350个小方格，其中共计有47个小格发生不同程度的薄膜脱落情况，则其脱落百分比为 47/350 = 13. 4%。
具体实施例方式以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试具体实施方式
如下(1)光刻图形在以碲镉汞为基底的薄膜上以正胶光刻如图2所示的图形，然后常规曝光定影固化。(2)形成方格用常规物理刻蚀的方法将碲镉汞基底上的待测薄膜分割形成若干方格图形，刻蚀完成后用酒精清洗去胶。(3)粘贴胶带用胶带将样品固定在玻璃试验基板上；用酒精清洗样品薄膜表面，然后用高纯氮气吹干，样品表面经目视检查达到清洁为止；将胶带(3M公司SCR0TCH 600 型)的一端粘贴在工作台面上，注意胶带尽量与试验基板的边保持平行。然后用压辊(直径84mm，宽45mm，总质量2. 14kg)在自重下慢慢的推动胶带，直到胶带将碲镉汞晶片完全粘贴，再利用压辊的自重来回滚压四次，保证试样与胶带中没有气泡存在。(4)剥离薄膜试样制备后静置5min后进行剥离；将粘贴在工作台面上的胶带剥开并对折，并从试验基板上剥开直至样品边缘；然后将胶带自由端和试验基板分别固定在万能试验机的夹持器和底座上；使拉起的胶带面与实验基板基本保持平行，角度始终小于 10°，试验机以400mm/min上升速度连续剥离。(5)计算百分比如图5所示，框线内为有效粘贴区域，共有35个完整的百格单元 (7X5)则共有350个小方格(方格尺寸为ΙΟΟμπιΧΙΟΟμπι)。这35个单元中有16个单元中有不同程度的薄膜脱落发生，共计有47个小格脱落，则脱落百分比为47/350 = 13.4%。
权利要求
1. 一种以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法，其特征在于包括以下步骤(1)光刻图形用光刻的方法在碲镉汞基底上的薄膜表面形成方格图形，在碲镉汞基底上光刻10行X 10列的方格光刻版，每个方格的尺寸为100 ymXIOOym；(2)形成方格用常规刻蚀或浮胶的方法将光刻过的薄膜分割成若干方格；(3)粘贴胶带为了使操作更为方便，可先将需要测试的以碲镉汞为基底的薄膜样品固定在一玻璃或不锈钢的试验基板上，然后将胶带粘在薄膜上，并施以一定的正压力；(4)剥离薄膜将粘贴在薄膜上的胶带剥开并对折，然后将胶带自由端和试验基板分别固定在万能试验机的夹持器和底座上；使拉起的胶带面与实验基板基本保持平行，角度不超过10°，试验机以160 500mm/min范围内的某一恒定的上升速度施加拉力将胶带从薄膜表面连续剥离直至离开样品边缘；(5)计算百分比在有效粘贴单元区域内，记录单元中有薄膜脱落发生的方格总数，将其除以有效粘贴区域内的方格总数，计算脱落百分比即得到该片以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量数据。
全文摘要
本发明公开了一种以碲镉汞为基底的薄膜附着力定量测试方法(1)光刻图形用光刻的方法在碲镉汞基底上的薄膜表面形成方格图形；(2)形成方格用刻蚀或浮胶的方法将薄膜分割形成若干方格；(3)粘贴胶带将胶带粘在薄膜上，并施以一定的正压力；(4)剥离薄膜将胶带折起沿与薄膜平行的方向，以恒定的速度施加拉力；(5)计算百分比用最终薄膜表面方格的脱落百分比来定量评价以碲镉汞为基底的薄膜附着力。该方法具有操作方便、数据直观、成本低和非破坏性等优点，并且能对正式的碲镉汞样品进行在线检测。
文档编号G01N19/04GK102543791SQ20121001907
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者乔辉, 李向阳, 汤亦聃, 贾嘉, 钱大憨 申请人:中国科学院上海技术物理研究所