採用氫氧化銨腐蝕液製備v型槽砷化鎵圖形襯底的方法
2023-05-29 13:03:51 4
專利名稱：採用氫氧化銨腐蝕液製備v型槽砷化鎵圖形襯底的方法
技術領域：
本發明涉及低維半導體材料生長領域的微細加工工藝，具體是指採用
氫氧化銨腐蝕液製備v型槽砷化鎵圖形襯底的方法。
背景技術：
目前量子器件的發展受到很大的關注，以超高速、超高頻、高集成度、 低功耗等特點在未來納米電子學和光電子學方面具有廣泛的應用。
制約量子器件的性能提高的主要因素就是很難製備出高質量的低維 半導體結構。低維半導體結構的發展很大程度上依賴於材料生長的先進技 術和精細加工工藝的發展。本發明涉及低維半導體材料生長領域微細加工 工藝，是圖形襯底法製備量子線結構圖形襯底微細加工工藝。
v型槽砷化鎵圖形襯底法是目前高質量量子線生長方法之一，量子線
質量較高。許多量子線的基本的特性已經在用這種方法生長的量子線結構
中得到了驗證，例如光吸收，光增益和光反射譜線形變得更銳等。v型槽
砷化鎵圖形襯底法生長量子線結構的機理是通過襯底表面出現不同取向 晶面，不同取向晶面上吸附原子的遷移距離、粘附係數和生長速度均存在 差異，由此可以在特定的位置形成量子線結構。
採用圖形襯底法生長的量子線結構的方法，對圖形襯底平整度的要求 很高，由於比較大的表面一體積比，微細加工工藝中的損傷會直接影響其 後外延生長的低維半導體材料的均勻性和連續性，使得量子線的電學性質 和光學性質退化。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種採用氫氧化銨腐蝕液溼法化學腐蝕制
3備V型槽砷化鎵圖形襯底的方法，該方法可以提供高質量的V型槽圖形襯 底。
本發明提供一種採用氫氧化銨腐蝕液製備v型槽砷化鎵圖形襯底的方
法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟l:配置氫氧化銨腐蝕液； 步驟2:在襯底上製作一層光刻膠； 步驟3:光刻，使光刻膠形成條形光刻膠圖案；
步驟4:將光刻好的襯底放入配好的腐蝕液中腐蝕，使襯底形成V型 槽，取出，用去離子水反覆清洗，然後氮氣吹乾；
步驟5:將吹乾後的襯底用丙酮清洗掉殘留的光刻膠，氮氣吹乾，完 成V型槽砷化鎵圖形襯底的製作。
其中氫氧化銨腐蝕液是由氨水、雙氧水和去離子水以體積比為
1:3:50-100混合而成。
其中襯底為絕緣砷化鎵(001)襯底。
其中所述的條形光刻膠圖案的方向為沿[-iio]方向。
其中所述的條形光刻膠圖案未塗膠部分的寬度為1-8微米。 其中所述的腐蝕是在避光條件下進行，腐蝕時間為4 6分鐘。 其中所述的V型槽兩側壁的夾角為71度 74度。 本發明的優點是
1. 利用本發明的方法得到的砷化鎵V型槽圖形襯底比較光滑、平整， 由於腐蝕引起的缺陷比較少。
2. 本發明所採用氫氧化銨腐蝕液為各向異性腐蝕液，腐蝕速率適中，
體積比為氨水雙氧水去離子水=1: 3: 50的氫氧化銨腐蝕液對砷化鎵
(001)面的腐蝕速率約為0. 45,/min。
3. 體積比為氨水雙氧水去離子水為1: 3: 50-100的氫氧化銨腐
蝕液得到的V型槽兩側壁夾角為71° 74°左右，約為兩個相交的(lll) A面，與V型槽圖形襯底法生長量子線結構的砷化鎵圖形襯底的要求相吻
為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說 明如後，其中
圖1為在絕緣(001)砷化鎵襯底塗上一層光刻膠的截面示意圖。 圖2為光刻後形成光刻膠條形圖案的截面示意圖。
圖3為用一定體積比的氫氧化銨腐蝕液對塗有條形光刻膠圖案的
(001)砷化鎵襯底腐蝕得到v型槽的截面示意圖。
圖4是清洗掉剩餘光刻膠後得到的砷化鎵V型槽圖形襯底截面示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖l一圖4，本發明一種採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化 鎵圖形襯底的方法，包括如下步驟-
步驟h製備氫氧化銨腐蝕液。氨水、雙氧水和去離子水以一定體積
比混合，使得三者的體積比達到要求值。在進行化學溼法腐蝕前，腐蝕液 避光條件下靜置一段時間，使其儘量混合均勻。由於雙氧水分子不穩定且 見光易分解，所以腐蝕液儘量放置於避光的條件下，放置時間不能太久。
步驟2:在襯底1上塗一層光刻膠2;該襯底1為絕緣砷化鎵(001)
襯底(如圖1)。
步驟3:光刻，使光刻膠2形成條形光刻膠圖案。如圖2所示的光刻
膠條形圖案截面示意圖，在絕緣(ooi)砷化鎵襯底i上沿[-iio]方向光 刻得到周期性的光刻膠條形圖案。要求光刻條形方向與[-iio]方向一致性 好並且光刻條形邊界的整齊度較高，有利於後續腐蝕工藝得到高質量的v
型槽結構。
步驟4:將光刻好的襯底l放入已配好的氫氧化銨腐蝕液中腐蝕，使
襯底1形成V型槽3，取出後用去離子水反覆衝洗然後氮氣吹乾，如圖3
所示。腐蝕液對[ioo]方向的腐蝕速率要比其它方向的快，砷化鎵襯底沿方向形成V型槽結構3，光刻圖案轉移到砷化鎵襯底1上。
腐蝕液的腐蝕速率主要與兩個因素有關 一是反應物通過擴散方式到 達反應表面的速率；二是化學反應在表面發生的速率。本發明所使用的氫 氧化銨腐蝕液，在發生化學反應的時候，雙氧水起到氧化劑的作用，氨水起到溶劑的作用，腐蝕速率的大小與兩者的比例有直接的關係，雙氧水和 氨水本身都不能腐蝕砷化鎵。不同配比的氫氧化銨腐蝕液對砷化鎵各個晶
面的腐蝕速率是不同的，直接導致腐蝕後v型槽的夾角的不同。例如體積
比為氨水雙氧水去離子水=2: 1: 50的氫氧化銨腐蝕液得到V型槽的 夾角接近90° ;體積比為氨水雙氧水去離子水=1: 2: 50的氫氧化 銨腐蝕液得到V型槽的夾角約為80。；體積比為氨水雙氧水去離子水 =1: 3: 50的氫氧化銨腐蝕液得到V型槽的夾角大約是73° 。隨著氨水 的比例加重，腐蝕後得到的V型槽的夾角變大。其中體積比為氨水雙氧 水去離子水為1: 3: 50-100的氫氧化銨腐蝕液得到V型槽的兩側壁最 接近於(111) A面，滿足V型槽圖形襯底法生長的量子線結構的砷化鎵圖 形襯底的要求。
步驟5:用丙酮清洗掉殘留的光刻膠2 (如圖4)，氮氣吹乾，完成V
型槽砷化鎵圖形襯底的製作。掃描電子顯微鏡下可以看到v型槽結構均勻、平整。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，凡是應用本發明說明書及申 請專利範圍所為的等效結構變化，理應包含在本發明的權利要求範圍內。
權利要求
1、一種採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形襯底的方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1配置氫氧化銨腐蝕液；步驟2在襯底上製作一層光刻膠；步驟3光刻，使光刻膠形成條形光刻膠圖案；步驟4將光刻好的襯底放入配好的腐蝕液中腐蝕，使襯底形成V型槽，取出，用去離子水反覆清洗，然後氮氣吹乾；步驟5將吹乾後的襯底用丙酮清洗掉殘留的光刻膠，氮氣吹乾，完成V型槽砷化鎵圖形襯底的製作。
2、 如權利要求1所述的採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形襯底的方法，其特徵在於，其中氫氧化銨腐蝕液是由氨水、雙氧水和去離子水以體積比為1:3:50-100混合而成。
3、 如權利要求1所述的採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形 襯底的方法，其特徵在於，其中襯底為絕緣砷化鎵(001)襯底。
4、 如權利要求1所述的採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形襯底的方法，其特徵在於，其中所述的條形光刻膠圖案的方向為沿[-iio]方向。
5、 如權利要求1所述的採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形 襯底的方法，其特徵在於，其中所述的條形光刻膠圖案未塗膠部分的寬度 為1-8微米。
6、 如權利要求1所述的採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形 襯底的方法，其特徵在於，其中所述的腐蝕是在避光條件下進行，腐蝕時 間為4 6分鐘。
7、 如權利要求1所述的釆用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形 襯底的方法，其特徵在於，其中所述的V型槽兩側壁的夾角為71度 74 度。
全文摘要
本發明提供一種採用氫氧化銨腐蝕液製備V型槽砷化鎵圖形襯底的方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1配置氫氧化銨腐蝕液；步驟2在襯底上製作一層光刻膠；步驟3光刻，使光刻膠形成條形光刻膠圖案；步驟4將光刻好的襯底放入配好的腐蝕液中腐蝕，使襯底形成V型槽，取出，用去離子水反覆清洗，然後氮氣吹乾；步驟5將吹乾後的襯底用丙酮清洗掉殘留的光刻膠，氮氣吹乾，完成V型槽砷化鎵圖形襯底的製作。
文檔編號H01L21/308GK101620999SQ20081011604
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月2日 優先權日2008年7月2日
發明者楊曉紅, 鞠研玲, 勤 韓 申請人:中國科學院半導體研究所