專利名稱：多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于多孔磷化銦表面生成的阻擋層的去除方法以及多孔磷化銦的減薄方法，具體地說，是關(guān)于去除多孔磷化銦表面阻擋層以及減薄多孔磷化銦的腐蝕液以及該腐蝕液的使用方法。
背景技術(shù)：
通過電化學(xué)腐蝕方法制備的多孔硅上強(qiáng)可見光的發(fā)現(xiàn)，引起了人們對多孔半導(dǎo)體材料的極大興趣。近年來人們對多孔SiC，SiGe，GaP，GaAs，GaN，InP等多孔半導(dǎo)體化合物進(jìn)行了許多研究。其中，比較典型的是以Al2O3膜做掩模制備得到的大范圍的自組織生長、排列規(guī)則的納米材料陣列，如碳納米管陣列；采用反應(yīng)離子刻蝕得的Si、GaAs、GaN納米孔陣列，通過蒸發(fā)以及刻蝕形成的金屬以及半導(dǎo)體的量子點(diǎn)陣列，二維橫向超晶格結(jié)構(gòu)等。
對于Si及III-V化合物半導(dǎo)體材料，采用電化學(xué)腐蝕方法獲得的多孔結(jié)構(gòu)分布隨機(jī)，可控性差，孔的形狀不規(guī)則。而通過電化學(xué)腐蝕InP卻能夠獲得規(guī)則分布、垂直排列的，孔徑約為100nm的孔。
電化學(xué)腐蝕由于損傷低，因此在磷化銦及相關(guān)多孔材料制備中得以應(yīng)用。最近幾年，已經(jīng)有了很多在鹽酸電解液中電化學(xué)腐蝕磷化銦材料獲得的多孔磷化銦結(jié)構(gòu)的研究。在Jpn.J.Appl.Phys.Vol 41(2002)，pages 977-981，F(xiàn)ebruary 2002，Tesuro HIRANO et al.中以納米孔磷化銦作掩模分子束外延生長獲得了InP基InGaAs量子阱和量子點(diǎn)陣列。
然而，盡管各國學(xué)者已經(jīng)對多孔磷化銦展開了一系列研究，并且取得了一些初步的成果，但目前對于在電化學(xué)腐蝕的初期過程中多孔磷化銦表面形成的阻擋層，尚沒有好的方法去除。該阻擋層表面形貌錯(cuò)綜復(fù)雜，性質(zhì)極差，對于以多孔磷化銦做模板生長量子點(diǎn)、線，阱結(jié)構(gòu)以及光子晶體等的進(jìn)一步研究與應(yīng)用造成了障礙。有文獻(xiàn)報(bào)道用H2SO4∶H2O∶H2O2＝3∶1∶1，腐蝕時(shí)間30秒來去除這一不規(guī)則的阻擋層(Physica E Vol 9(2001)，pages 723-727，Aimin Liu et al.)，但采用這種方法獲得的多孔磷化銦表面不均勻，而且容易使多孔層整個(gè)脫落。本專利解決了這一問題，通過無電解濕法腐蝕能夠高效、均勻地去除多孔磷化銦表面的阻擋層并減薄多孔磷化銦的厚度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液，該腐蝕液不給半導(dǎo)體工藝帶來不良影響，并能高效、均勻地對多孔磷化銦表面的阻擋層進(jìn)行腐蝕。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦腐蝕液的使用方法，該方法不給半導(dǎo)體工藝帶來不良影響，并能高效、均勻地對多孔磷化銦進(jìn)行減薄。
根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液，其特征在于，其中包括氫溴酸和硝酸及水的混合溶液，該混合溶液的重量份為氫溴酸1-2；硝酸1-2；水10-20。
本發(fā)明一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液的制備方法，其特征在于，其中包括氫溴酸和硝酸及水的混合溶液，該混合溶液的重量份為氫溴酸1-2；硝酸1-2；水10-20；將氫溴酸、硝酸、水混合攪拌。
其中該混合溶液存放一個(gè)月以上的時(shí)間才能夠使用，以確?；旌先芤旱木鶆蛐?。
其中該混合溶液的腐蝕性能與該混合溶液的存放時(shí)間以及溫度有關(guān)，混合溶液的腐蝕性能與存放時(shí)間成正比，腐蝕液的溫度條件設(shè)定在常溫的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦腐蝕液的使用方法，其特征在于，包括如下步驟
步驟1取一多孔磷化銦材料；步驟2將多孔磷化銦材料浸泡在權(quán)利要求1所述的該混合溶液中；步驟3腐蝕掉多孔磷化銦表面的阻擋層以及部分多孔磷化銦層，將多孔磷化銦材料減薄。
其中將多孔磷化銦材料浸泡在混合溶液中的時(shí)間是30秒至600秒，以腐蝕掉相對應(yīng)的厚度。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)例以及附圖詳細(xì)說明如后，其中圖1為應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液腐蝕多孔磷化銦表面阻擋層以及多孔磷化銦時(shí)，其腐蝕深度與腐蝕時(shí)間的相互關(guān)系圖；圖2為采用電化學(xué)腐蝕方法獲得的多孔磷化銦的截面形貌圖；圖3A-3B為應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液濕法手動腐蝕60秒的多孔磷化銦的截面以及表面形貌圖；圖4A-4B為應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液濕法手動腐蝕150秒的多孔磷化銦的截面以及表面形貌圖；圖5A-5B為應(yīng)用本發(fā)明的腐蝕液濕法靜止腐蝕180秒的多孔磷化銦的截面以及表面形貌圖；圖6為硫酸腐蝕液濕法靜止腐蝕120秒后的多孔磷化銦的表面形貌圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液，其特征在于，其中包括氫溴酸和硝酸及水的混合溶液，該混合溶液的重量份為氫溴酸1-2；硝酸1-2；水10-20。
本發(fā)明一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液的制備方法，其特征在于，其中包括氫溴酸和硝酸及水的混合溶液，該混合溶液的重量份為氫溴酸1-2；硝酸1-2；水10-20；將氫溴酸、硝酸、水混合攪拌。
其中該混合溶液存放一個(gè)月以上的時(shí)間才能夠使用，以確?；旌先芤旱木鶆蛐?。
其中該混合溶液的腐蝕性能與該混合溶液的存放時(shí)間以及溫度有關(guān)，混合溶液的腐蝕性能與存放時(shí)間成正比，腐蝕液的溫度條件設(shè)定在常溫的范圍內(nèi)。
本發(fā)明一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦腐蝕液的使用方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1取一多孔磷化銦材料；
步驟2將多孔磷化銦材料浸泡在權(quán)利要求1所述的該混合溶液中；步驟3腐蝕掉多孔磷化銦表面的阻擋層以及部分多孔磷化銦層，將多孔磷化銦材料減薄。
其中將多孔磷化銦材料浸泡在混合溶液中的時(shí)間是30秒至600秒，以腐蝕掉相對應(yīng)的厚度。
下面對本發(fā)明的腐蝕液以及腐蝕方法做詳細(xì)說明，圖1給出了以氫溴酸與硝酸的混合溶液氫溴酸1，硝酸1，水10腐蝕多孔磷化銦表面阻擋層以及多孔磷化銦時(shí)，其腐蝕深度與腐蝕時(shí)間的相互關(guān)系；從圖1中可以看到，腐蝕速度雖然在阻擋層階段較慢，但是整個(gè)過程腐蝕速度基本一致。另外，腐蝕深度隨著腐蝕時(shí)間的延長呈線性增大。
其中，該多孔磷化銦是通過對摻雜濃度為1×1018cm3、厚度為500μm的S-dopped InP(100)晶片進(jìn)行電化學(xué)腐蝕得到的，其孔徑約為200nm，孔深約為4.66μm，形貌如圖2所示(其中上面厚度0.95μm的非直孔部分為阻擋層)；其中，制備該多孔磷化銦的條件為極化電壓9.0V；腐蝕時(shí)間11s；腐蝕液1M HCl(200ml)+3mlHNO3；上述制備多孔磷化銦的條件并不唯一，可根據(jù)實(shí)際需要對各個(gè)參數(shù)做適當(dāng)?shù)淖儎印?br> 將上述電化學(xué)腐蝕條件下制得的多孔磷化銦浸入重量份為氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液中，用手晃動或者靜止腐蝕，而后對多孔磷化銦表面阻擋層去除的程度或者多孔磷化銦減薄的厚度進(jìn)行測定。
結(jié)合附圖3A-3B，首先，給出氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液腐蝕多孔磷化銦表面阻擋層的一個(gè)實(shí)例。
將在上述條件下獲得的多孔磷化銦浸入氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液中，并用手晃動，而后測定多孔磷化銦減薄的厚度。多孔磷化銦在氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液中，溫度為12℃，并用手晃動，60秒內(nèi)就被快速腐蝕掉厚度為0.96μm的表面阻擋層，圖3A-3B給出了該無電解濕法腐蝕條件下獲得的去掉阻擋層后的多孔磷化銦截面以及表面形貌，可以看到其表面平坦、腐蝕均勻。
作為例子，上面描述的是將腐蝕液的存放時(shí)間為5個(gè)月，溫度采用12℃的情況，實(shí)際操作上并不一定限于本發(fā)明中所給出的條件。較理想的是氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液的存放時(shí)間要大于一個(gè)月，因?yàn)槿绻娣艜r(shí)間過短，腐蝕速度則不穩(wěn)定；溫度一般采用室溫即可。
腐蝕后的多孔磷化銦用去離子水反復(fù)沖洗，并用氮?dú)獯蹈伞?br> 下面結(jié)合圖4A-4B再給出氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液腐蝕多孔磷化銦表面阻擋層以及多孔磷化銦的另一個(gè)實(shí)例。
同樣將上述條件所得到的多孔磷化銦晶片浸入氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液中，并呈8字用手晃動腐蝕液，而后測定多孔磷化銦減薄的厚度。多孔磷化銦在氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液中，溫度為12℃，手動腐蝕的條件下，150秒就被快速腐蝕掉其表面的阻擋層2.01μm，其表面平坦、腐蝕均勻。該實(shí)例先腐蝕掉多孔磷化銦表面的阻擋層，之后再腐蝕多孔磷化銦層，不僅可以去除多孔磷化銦表面的阻擋層可以相對控制多孔磷化銦的厚度。
腐蝕后的多孔磷化銦用去離子水反復(fù)沖洗，并用氮?dú)獯蹈伞?br> 下面再結(jié)合圖5A-5B說明氫溴酸1.9，硝酸1.9，水20的腐蝕液在靜止腐蝕的條件下，腐蝕多孔磷化銦表面鈍化層以及多孔磷化銦的實(shí)例。
同樣將前述電化學(xué)腐蝕條件所得到的多孔磷化銦晶片浸入氫溴酸1，硝酸1，水10的腐蝕液中，并靜止腐蝕，而后測定多孔磷化銦減薄的厚度。多孔磷化銦在氫溴酸1.9，硝酸1.9，水20的腐蝕液中，溫度為16℃，靜止腐蝕的條件下，180秒就被快速腐蝕掉其表面的鈍化層2.01μm，其表面平坦、腐蝕均勻，如圖5A-5B所示。
腐蝕后的多孔磷化銦用去離子水反復(fù)沖洗，并用氮?dú)獯蹈伞?br> 除了上面三個(gè)實(shí)例外，為便于比較，圖6還給出了采用硫酸溶液腐蝕多孔磷化銦阻擋層獲得的表面形貌。其中硫酸溶液的體積比硫酸1，雙氧水1，水4，無電解濕法腐蝕的時(shí)間為120秒，室溫，靜止腐蝕。從圖6中可以觀察到，硫酸腐蝕液對多孔磷化銦的腐蝕速度很慢，效果較差。并且實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，硫酸腐蝕液很難去除多孔磷化銦的阻擋層。
權(quán)利要求
1.一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液，其特征在于，其中包括氫溴酸和硝酸及水的混合溶液，該混合溶液的重量份為氫溴酸1-2；硝酸1-2；水10-20。
2.一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液的制備方法，其特征在于，其中包括氫溴酸和硝酸及水的混合溶液，該混合溶液的重量份為氫溴酸1-2；硝酸1-2；水10-20；將氫溴酸、硝酸、水混合攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液的制備方法，其特征在于，其中該混合溶液存放一個(gè)月以上的時(shí)間才能夠使用，以確?；旌先芤旱木鶆蛐?。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腐蝕多孔磷化銦表面阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液的制備方法，其特征在于，其中該混合溶液的腐蝕性能與該混合溶液的存放時(shí)間以及溫度有關(guān)，混合溶液的腐蝕性能與存放時(shí)間成正比，腐蝕液的溫度條件設(shè)定在常溫的范圍內(nèi)。
5.一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦腐蝕液的使用方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1取一多孔磷化銦材料；步驟2將多孔磷化銦材料浸泡在權(quán)利要求1所述的該混合溶液中；步驟3腐蝕掉多孔磷化銦表面的阻擋層以及部分多孔磷化銦層，將多孔磷化銦材料減薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的腐蝕多孔磷化銦表面阻擋層以及多孔磷化銦腐蝕液的使用方法，其特征在于，其中將多孔磷化銦材料浸泡在混合溶液中的時(shí)間是30秒至600秒，以腐蝕掉相對應(yīng)的厚度。
全文摘要
一種多孔磷化銦阻擋層以及多孔磷化銦的腐蝕液及使用方法其中包括氫溴酸和硝酸及水的混合溶液，該混合溶液的重量份為氫溴酸1－2；硝酸1－2；水10－20。使用上述腐蝕液的方法包括如下步驟步驟1取一多孔磷化銦材料；步驟2將多孔磷化銦材料浸泡在權(quán)利要求1所述的該混合溶液中；步驟3腐蝕掉多孔磷化銦表面的阻擋層以及部分多孔磷化銦層，將多孔磷化銦材料減薄。
文檔編號C23F1/16GK1824833SQ20051001135
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者車曉玲, 劉峰奇, 黃秀頎, 雷文, 劉俊岐, 路秀真 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所