[发明专利]一种控制砷化镓纳米微结构尺寸的方法

说明书

本发明提供了一种控制砷化镓纳米微结构尺寸的方法，利用控制砷化镓纳米微结构尺寸的装置对砷化镓纳米微结构的尺寸进行控制，把砷化镓纳米微结构置于腔体中；利用热氧化法对所述砷化镓纳米微结构的尺寸进行控制。本发明通过加热氧化方法实现砷化镓纳米微结构尺寸的减小，一方面杜绝了引入杂质离子，另一方面避免了离子刻蚀造成的损伤，且兼具成本低廉的优势，具有非常重要的应用价值和经济价值；本方法的刻蚀速率在0.01纳米每分钟至30纳米每分钟之间，可以实现砷化镓纳米微结构尺寸在亚22纳米及以上节点上的精确控制，具有高精度的控制效果。

技术领域

本发明属于半导体集成技术领域，涉及一种控制砷化镓纳米微结构尺寸的方法。

背景技术

半导体技术作为信息产业的核心和基础，是衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。在过去的40多年中，硅基集成技术遵循摩尔定律通过缩小器件的特征尺寸来提高器件的工作速度、增加集成度以及降低成本，硅基CMOS器件的特征尺寸已经由微米尺度缩小到纳米尺度。然而当MOS器件的栅长缩小到90纳米以下，栅介质(二氧化硅)的厚度已经逐渐减小到接近1纳米，关态漏电增加、功耗密度增大、迁移率退化等物理极限使器件性能恶化，传统硅基微电子集成技术开始面临来自物理与技术方面的双重挑战。

从材料方面来说，采用高迁移率材料替代传统硅材料作为衬底材料将是半导体集成技术的重要发展方向。因为砷化镓(GaAs)的电子迁移率显著高于硅材料，所以砷化镓(GaAs)被认为有望取代硅材料以适应22纳米以下逻辑器件的需求。另一方面，从器件微结构上来说，为了进一步提高栅对沟道载流子浓度的控制能力，以鳍状栅、纳米线为代表的三维结构将取代传统的平面结构，成为22纳米节点以下的主流结构。基于以上两点，砷化镓纳米微结构将在未来发挥更加重要的作用。传统的衬底刻蚀技术往往需要依靠离子刻蚀或者溶液腐蚀的办法。前者通常成本较高且容易引入离子损伤导致的缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明目的在于通过控制氧气分压及反应温度，使砷化镓与氧气反应生成易挥发的三氧化二砷(As₂O₃)和一氧化二镓(Ga₂O)，从而提供一种控制砷化镓纳米微结构尺寸的方法。

(二)技术方案

本发明提供了一种控制砷化镓纳米微结构尺寸的方法，利用控制砷化镓纳米微结构尺寸的装置对砷化镓纳米微结构的尺寸进行控制，包括：把砷化镓纳米微结构置于腔体中；利用热氧化法对所述砷化镓纳米微结构的尺寸进行控制。

优选地，所述利用热氧化法对砷化镓纳米微结构的尺寸进行控制包括：将腔体抽真空；向所述腔体通入含氧混合气体；将所述腔体内的温度升至反应温度，所述砷化镓纳米微结构与氧气发生氧化反应，所述砷化镓纳米微结构的尺寸减小。

优选地，所述将腔体抽真空包括：利用分子泵将腔体抽真空，关闭分子泵。

优选地，所述向腔体通入含氧混合气体包括：打开混合气瓶和高纯气瓶，调节第一通气管线和第二通气管线的流量计，向腔体内充入含氧混合气体和高纯气体。

优选地，所述将腔体内的温度升至反应温度，砷化镓纳米微结构与氧气发生氧化反应包括：利用加热装置将腔体内的温度升温至反应温度并保温，氧化反应开始进行，砷化镓纳米微结构的外层部分和氧气发生反应生成三氧化二砷蒸汽和一氧化二镓，砷化镓纳米微结构的尺寸减小。

优选地，调节氧气分压至0.01-10帕斯卡区间，腔体内的反应温度至500-700摄氏度区间。

优选地，当氧气分压介于0.01-0.1帕斯卡之间，腔体内的反应温度调节至500-650摄氏度区间。

优选地，当氧气分压介于0.1-10帕斯卡之间，腔体内的反应温度应调节至550-700摄氏度区间。