[发明专利]采用氢氧化铵腐蚀液制备V型槽砷化镓图形衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及低维半导体材料生长领域的微细加工工艺，具体是指采用氢氧化铵腐蚀液制备V型槽砷化镓图形衬底的方法。

背景技术

目前量子器件的发展受到很大的关注，以超高速、超高频、高集成度、低功耗等特点在未来纳米电子学和光电子学方面具有广泛的应用。

制约量子器件的性能提高的主要因素就是很难制备出高质量的低维半导体结构。低维半导体结构的发展很大程度上依赖于材料生长的先进技术和精细加工工艺的发展。本发明涉及低维半导体材料生长领域微细加工工艺，是图形衬底法制备量子线结构图形衬底微细加工工艺。

V型槽砷化镓图形衬底法是目前高质量量子线生长方法之一，量子线质量较高。许多量子线的基本的特性已经在用这种方法生长的量子线结构中得到了验证，例如光吸收，光增益和光反射谱线形变得更锐等。V型槽砷化镓图形衬底法生长量子线结构的机理是通过衬底表面出现不同取向晶面，不同取向晶面上吸附原子的迁移距离、粘附系数和生长速度均存在差异，由此可以在特定的位置形成量子线结构。

采用图形衬底法生长的量子线结构的方法，对图形衬底平整度的要求很高，由于比较大的表面-体积比，微细加工工艺中的损伤会直接影响其后外延生长的低维半导体材料的均匀性和连续性，使得量子线的电学性质和光学性质退化。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种采用氢氧化铵腐蚀液湿法化学腐蚀制备V型槽砷化镓图形衬底的方法，该方法可以提供高质量的V型槽图形衬底。

本发明提供一种采用氢氧化铵腐蚀液制备V型槽砷化镓图形衬底的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：配置氢氧化铵腐蚀液；

步骤2：在衬底上制作一层光刻胶；

步骤3：光刻，使光刻胶形成条形光刻胶图案；

步骤4：将光刻好的衬底放入配好的腐蚀液中腐蚀，使衬底形成V型槽，取出，用去离子水反复清洗，然后氮气吹干；

步骤5：将吹干后的衬底用丙酮清洗掉残留的光刻胶，氮气吹干，完成V型槽砷化镓图形衬底的制作。

其中氢氧化铵腐蚀液是由氨水、双氧水和去离子水以体积比为1∶3∶50-100混合而成。

其中衬底为绝缘砷化镓(001)衬底。

其中所述的条形光刻胶图案的方向为沿[-110]方向。

其中所述的条形光刻胶图案未涂胶部分的宽度为1-8微米。

其中所述的腐蚀是在避光条件下进行，腐蚀时间为4～6分钟。

其中所述的V型槽两侧壁的夹角为71度～74度。

本发明的优点是：

1.利用本发明的方法得到的砷化镓V型槽图形衬底比较光滑、平整，由于腐蚀引起的缺陷比较少。

2.本发明所采用氢氧化铵腐蚀液为各向异性腐蚀液，腐蚀速率适中，体积比为氨水∶双氧水∶去离子水＝1∶3∶50的氢氧化铵腐蚀液对砷化镓(001)面的腐蚀速率约为0.45μm/min。

3.体积比为氨水∶双氧水∶去离子水为1∶3∶50-100的氢氧化铵腐蚀液得到的V型槽两侧壁夹角为71°～74°左右，约为两个相交的(111)A面，与V型槽图形衬底法生长量子线结构的砷化镓图形衬底的要求相吻合。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1为在绝缘(001)砷化镓衬底涂上一层光刻胶的截面示意图。

图2为光刻后形成光刻胶条形图案的截面示意图。

图3为用一定体积比的氢氧化铵腐蚀液对涂有条形光刻胶图案的(001)砷化镓衬底腐蚀得到V型槽的截面示意图。

图4是清洗掉剩余光刻胶后得到的砷化镓V型槽图形衬底截面示意图。

具体实施方式

请参阅图1-图4，本发明一种采用氢氧化铵腐蚀液制备V型槽砷化镓图形衬底的方法，包括如下步骤：

步骤1：制备氢氧化铵腐蚀液。氨水、双氧水和去离子水以一定体积比混合，使得三者的体积比达到要求值。在进行化学湿法腐蚀前，腐蚀液避光条件下静置一段时间，使其尽量混合均匀。由于双氧水分子不稳定且见光易分解，所以腐蚀液尽量放置于避光的条件下，放置时间不能太久。

步骤2：在衬底1上涂一层光刻胶2；该衬底1为绝缘砷化镓(001)衬底(如图1)。

步骤3：光刻，使光刻胶2形成条形光刻胶图案。如图2所示的光刻胶条形图案截面示意图，在绝缘(001)砷化镓衬底1上沿[-110]方向光刻得到周期性的光刻胶条形图案。要求光刻条形方向与[-110]方向一致性好并且光刻条形边界的整齐度较高，有利于后续腐蚀工艺得到高质量的V型槽结构。